WO2017209099A1 - 電池およびその製造方法 - Google Patents

電池およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017209099A1
WO2017209099A1 PCT/JP2017/020015 JP2017020015W WO2017209099A1 WO 2017209099 A1 WO2017209099 A1 WO 2017209099A1 JP 2017020015 W JP2017020015 W JP 2017020015W WO 2017209099 A1 WO2017209099 A1 WO 2017209099A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
electrode body
exterior body
injection port
widest
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/020015
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
松▲崎▼泰拓
石濱和也
堀江拓也
新野達夫
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2017209099A1 publication Critical patent/WO2017209099A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 battery in which an electrode body and an electrolytic solution are housed in an exterior body, and a manufacturing method thereof.
  • a battery in which an electrode body having a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween and an electrolytic solution are contained in an outer package.
  • a liquid injection port is provided in the exterior body, and an electrolytic solution is injected from the liquid injection port of the exterior body containing the electrode body when the battery is manufactured.
  • the electrolyte injected from the injection port penetrates into the electrode body little by little, but it takes time to penetrate the electrode body, so it is necessary to inject the electrolyte in multiple steps. is there.
  • Patent Document 1 discloses a battery provided with a plurality of liquid injection ports. By providing a plurality of liquid injection ports, when the electrolyte is injected from one of the liquid injection ports, the gas in the exterior body is discharged from the other liquid injection ports, so the amount of the electrolyte corresponding to the discharged gas Can be smoothly injected into the exterior body.
  • the shape of a rectangular parallelepiped or a cube is well known as the shape of the exterior body that accommodates the electrode body and the electrolytic solution.
  • the shape of the exterior body disclosed in Patent Document 1 is also a substantially rectangular parallelepiped shape although the corners are rounded.
  • the exterior body has a shape other than a rectangular parallelepiped or a cube (hereinafter also referred to as “irregular shape”), it is necessary for the electrolyte to penetrate into the entire interior of the electrode body depending on the position of the liquid injection port. Time varies. For this reason, the productivity of the battery depends on where the liquid injection port is provided. Until now, however, sufficient knowledge about the relationship between the shape of the exterior body and the optimal position of the liquid injection port has not been obtained. Is not shared, and it may be difficult to perform efficient injection.
  • the present invention provides a battery capable of shortening the time required to inject an electrolytic solution into an exterior body having an irregular shape and to allow the electrolytic solution to penetrate into the entire interior of the electrode body, and a method for manufacturing the same. With the goal.
  • the battery of the present invention has a shape other than a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, an electrolytic solution, a rectangular parallelepiped, and a cube.
  • An exterior body containing an electrolyte solution, and the exterior body has a plurality of inner surfaces in a direction parallel to a direction in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are arranged, and is the widest inner surface among the plurality of inner surfaces
  • a gap is provided in which the electrolyte injected from the inside can flow to the widest inner surface of the exterior body.
  • the distance between the exterior body constituting the gap and the electrode body may be 0.1 mm or greater and 1.0 mm or less.
  • the electrode body may be a stacked electrode body in which a plurality of the positive electrodes and the negative electrodes are alternately stacked via the separator.
  • the battery manufacturing method of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrode body having a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode inside an exterior body having a shape other than a rectangular parallelepiped and a cube, and an electrolytic solution.
  • the exterior body has a plurality of inner surfaces in a direction parallel to the direction in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are arranged, and (a) the plurality of the exterior bodies
  • the electrode body is housed in an exterior body in which a liquid injection port is provided at a position that is perpendicular to the widest inner surface of the inner surface and farthest from the widest inner surface, and the exterior body and the electrode body
  • the electrolyte injected into the exterior body from the liquid inlet is parallel to the direction in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are arranged through the gap between the exterior body and the electrode body. It flows to the widest inner surface among the multiple inner surfaces of the exterior body and accumulates on the widest inner surface. And the electrolyte solution collected on the widest inner surface gradually permeates the inside of the electrode body.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the lithium ion battery shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the lithium ion battery shown in FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of the lithium ion battery shown in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of the lithium ion battery shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external shape of a lithium ion battery 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the lithium ion battery 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the lithium ion battery 100 shown in FIG.
  • the lithium ion battery 100 includes an electrode body 10 and an outer can 20 as an outer body that houses the electrode body 10 and a non-aqueous electrolyte (not shown).
  • the electrode body 10 is a laminated electrode body configured by alternately laminating a plurality of positive electrodes 11 and negative electrodes 14 via separators 17.
  • the direction (y-axis direction) in which the positive electrode 11 and the negative electrode 14 are laminated is referred to as a lamination direction.
  • the positive electrode 11 is formed by coating a positive electrode active material 13 on both surfaces of a positive electrode current collector 12 made of a metal foil such as aluminum.
  • the positive electrode current collector 12 has an L-shape as shown in FIG.
  • the positive electrode active material 13 for example, lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, lithium iron phosphate, or a material obtained by replacing a part of these transition metals with another metal is used. These may be used alone or in combination of two or more. All the positive electrode current collectors 12 are connected to a positive electrode terminal (not shown).
  • the negative electrode 14 is formed by coating a negative electrode active material 16 on both surfaces of a negative electrode current collector 15 made of a metal foil such as copper.
  • the negative electrode current collector 15 has an L shape.
  • the negative electrode active material 16 include carbon materials such as graphite (natural graphite, artificial graphite), hard carbon, and soft carbon, oxides such as silicon oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, and lithium oxide, Al, Si, and the like.
  • Binary, ternary or higher alloys of metals such as Pb, Sn, In, Bi, Ag, Ba, Ca, Hg, Pd, Pt, Te, Zn, and La and lithium are used. These may be used alone or in combination of two or more. All the negative electrode current collectors 15 are connected to negative electrode terminals (not shown).
  • the separator 17 a sheet-like material is used, and for example, it is constituted by a microporous thin film made of polypropylene having excellent insulating properties.
  • the separator 17 also has an L shape. Since the separator 17 is made of a microporous thin film, lithium ions permeate the separator 17.
  • the separator 17 is not limited to a sheet-like thing, The bag-like form which can accommodate the positive electrode 11 or the negative electrode 14 separately may be sufficient, and a ninety-nine fold form may be sufficient as it. Good.
  • the nonaqueous electrolytic solution includes a solute and a solvent.
  • a solute for example, a Li salt such as LiPF 6 or LiBF 4 is preferably used.
  • the solvent for example, an organic solvent such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and diethyl carbonate (DEC) is preferably used.
  • the electrolyte may be a liquid or a polymer.
  • the outer can 20 is made of a metal such as stainless steel, aluminum, nickel, or iron, and has an irregular shape other than a rectangular parallelepiped and a cube.
  • the rectangular parallelepiped includes a substantially rectangular parallelepiped having rounded corners.
  • the cube includes a substantially cube having rounded corners.
  • the outer can 20 includes a first surface 21, a second surface 22, and a third surface 23 that are parallel to the xy plane, a fourth surface 24 that is parallel to the yz plane, and a fifth surface. 25, and a sixth surface 26, and a seventh surface 27 and an eighth surface 28 parallel to the xz plane.
  • the first surface 21 and the second surface 22 face the third surface 23, respectively.
  • the fifth surface 25 and the sixth surface 26 are opposed to the fourth surface 24, respectively.
  • the seventh surface 27 faces the eighth surface 28.
  • the shapes of the first surface 21 to the sixth surface 26 are each rectangular, and the shapes of the seventh surface 27 and the eighth surface 28 are each L-shaped.
  • the first surface 21 to the sixth surface 26 are surfaces parallel to the direction in which the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are arranged.
  • the surface having the largest area is the third surface 23. Since the thickness of the members constituting the outer can 20 is substantially the same on all surfaces, the widest inner surface among the plurality of inner surfaces of the outer can 20 corresponding to the first surface 21 to the sixth surface 26, respectively. Is the inner surface 23 a of the third surface 23.
  • the outer can 20 has a plurality of inner surfaces in a direction parallel to the direction in which the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are arranged, and the widest inner surface is the inner side of the third surface 23. This is the surface 23a.
  • the outer can 20 is provided with a liquid injection port 30 for injecting a non-aqueous electrolyte.
  • the liquid injection port 30 is sealed with a sealing plug 31.
  • the liquid injection port 30 is in a direction perpendicular to the widest inner surface of the plurality of inner surfaces of the outer can 20 parallel to the direction in which the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are arranged, and is the farthest position from the widest inner surface. Is provided.
  • the widest inner surface of the outer can 20 is the inner surface 23 a of the third surface 23.
  • the position perpendicular to the widest inner surface 23a of the outer can 20 and farthest from the inner surface 23a is a position on the first surface 21. That is, the liquid injection port 30 is provided on the first surface 21.
  • a gap 40 is provided between the outer can 20 and the electrode body 10 so that the non-aqueous electrolyte injected from the liquid injection port 30 can flow to the inner surface 23a which is the widest inner surface of the outer can 20. Yes.
  • a gap 40 is also provided between the widest inner surface 23 a and the electrode body 10.
  • the gap 40 is wide, a large amount of non-aqueous electrolyte can flow to the inner surface 23a, but a battery having a sufficient volume energy density cannot be obtained.
  • the gap 40 is narrow, the volume energy density of the lithium ion battery 100 increases, but the amount of the nonaqueous electrolyte flowing to the inner surface 23a decreases. Therefore, it is necessary to design the gap 40 appropriately in view of the above circumstances.
  • the distance between the outer can 20 constituting the gap 40 and the electrode body 10 is, for example, not less than 0.1 mm and not more than 1.0 mm.
  • the electrode body 10 is accommodated in the outer can 20 in which the liquid injection port 30 is provided in a direction perpendicular to the widest inner surface 23a and farthest from the widest inner surface 23a.
  • An electrode body container is prepared in which a gap 40 is provided between the electrode body 10 and the electrode body 10 so that the electrolyte injected from the liquid inlet 30 can flow to the widest inner surface 23a of the outer can 20.
  • This electrode body container is placed with the widest inner surface 23a side of the outer can 20 as the lower side. In this state, the third surface 23 of the outer can 20 is the lower surface.
  • the outer can 20 has a structure that can accommodate the electrode body 10 by removing the seventh surface 27 side like a lid, for example.
  • a nonaqueous electrolytic solution is injected into the exterior can 20 from the injection port 30.
  • the nonaqueous electrolytic solution injected from the injection port 30 flows down to the widest inner surface 23a on the lower surface side by gravity. That is, the nonaqueous electrolytic solution injected from the injection port 30 passes through the gap 40 between the outer can 20 and the electrode body 10 and accumulates on the inner surface 23a.
  • the non-aqueous electrolyte As the non-aqueous electrolyte is injected from the injection port 30, the non-aqueous electrolyte accumulates little by little on the inner surface 23a. The non-aqueous electrolyte does not immediately penetrate into the electrode body 10. Therefore, when the nonaqueous electrolytic solution is injected from the liquid injection port 30, the liquid level of the nonaqueous electrolytic solution reaches the liquid injection port 30 before the nonaqueous electrolytic solution completely penetrates into the electrode body 10. It rises to a near height. When the liquid level of the non-aqueous electrolyte rises to a height close to the injection port 30, the injection is temporarily stopped.
  • the non-aqueous electrolyte in the outer can 20 gradually permeates from the periphery of the electrode body 10 to the inside.
  • the end portions of the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are at least the above-mentioned most of the outer can 20. It is exposed on the wide inner surface 23a side.
  • the nonaqueous electrolytic solution accumulated on the inner surface 23 a gradually permeates into the inside from the lower part of the electrode body 10. Further, not only from the lower part of the electrode body 10 but also from the side where the end portions of the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are exposed, such as the side part and the upper part, the nonaqueous electrolytic solution penetrates into the electrode body 10. I will do it.
  • the non-aqueous electrolyte does not penetrate into the electrode body 10 from both outer sides in the stacking direction of the electrode body 10.
  • the ends of the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are exposed on the outer side of the electrode body other than both outer sides, and the nonaqueous electrolyte solution permeates into the electrode body 10 from there. .
  • the liquid level of the non-aqueous electrolyte gradually decreases.
  • the widest inner surface 23a of the outer can 20 is located on the lower surface side in the direction perpendicular to the liquid injection port 30, the widest inner surface can be obtained even when the liquid level of the nonaqueous electrolyte is lowered.
  • a non-aqueous electrolyte always accumulates on 23a. Accordingly, since the nonaqueous electrolytic solution continues to permeate into the electrode body 10 from the widest inner surface 23a side, the permeation amount of the nonaqueous electrolytic solution per unit time increases, and the injected nonaqueous electrolytic solution penetrates. Time can be shortened.
  • the non-aqueous electrolyte When the liquid level of the non-aqueous electrolyte is lowered to a certain level, the non-aqueous electrolyte is again injected into the exterior can 20 from the liquid injection port 30. Then, when the liquid is injected to a height close to the liquid injection port 30, the liquid injection is temporarily stopped, and the nonaqueous electrolytic solution is allowed to penetrate into the electrode body 10.
  • the above process is repeated until the penetration of the non-aqueous electrolyte into the entire inside of the electrode body 10 is completed.
  • the injection of the non-aqueous electrolyte is terminated, and the liquid inlet 30 is sealed with the sealing plug 31.
  • the nonaqueous electrolytic solution injected from the injection port 30 passes through the gap 40 and accumulates on the widest inner surface 23a of the outer can 20, and the electrode body from the widest inner surface 23a side. It penetrates into the inside of 10.
  • the internal permeation amount of the non-aqueous electrolyte per unit time can be increased, it is possible to shorten the time until the non-aqueous electrolyte is injected from the injection port 30 again.
  • the time until the liquid completely penetrates into the electrode body 10 can be shortened. Therefore, the manufacturing time of the lithium ion battery 100 can be shortened.
  • a liquid injection port is provided on the second surface 22 which is a surface perpendicular to the widest inner surface 23a of the outer can 20 but is not farthest from the widest inner surface 23a.
  • the non-aqueous electrolyte when the non-aqueous electrolyte is injected from the injection port, the non-aqueous electrolyte accumulates on the widest inner surface 23a, but the liquid level of the non-aqueous electrolyte is the second surface 22. Exceeding this causes the nonaqueous electrolyte to overflow from the injection port.
  • the liquid level of the nonaqueous electrolytic solution must be injected to be lower than the second surface 22, so that the liquid injection is performed at a time.
  • the amount of non-aqueous electrolyte that can be reduced is reduced, resulting in an increased number of injections.
  • the non-aqueous electrolyte does not soak at a position higher than the second surface 22, so it takes a considerable amount of time for the non-aqueous electrolyte to penetrate into the entire interior of the electrode body 10. There is a possibility that the impregnated part remains.
  • the fourth surface 24 facing the sixth surface 26 is the lower surface.
  • the nonaqueous electrolytic solution when the nonaqueous electrolytic solution is injected from the injection port provided on the sixth surface 26, the nonaqueous electrolytic solution accumulates on the inner surface of the fourth surface 24. Since the inner surface of the fourth surface 24 has a smaller area than the inner surface 23 a, the amount of the nonaqueous electrolyte accumulated on the inner surface of the fourth surface 24 penetrates into the electrode body 10. Is less than the amount of the non-aqueous electrolyte penetrating into the electrode body 10 in the state of the above-described embodiment accumulated on the widest inner surface 23a.
  • the amount of non-aqueous electrolyte permeated per unit time is reduced, so that the non-aqueous electrolyte permeates the entire interior of the electrode body 10. The time to do is longer.
  • the outermost can 20 Compared with the case where the liquid injection port 30 is provided in a direction perpendicular to the wide inner surface 23a and farthest from the widest inner surface 23a, the nonaqueous electrolyte solution penetrates into the entire interior of the electrode body 10. The battery manufacturing time becomes longer.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the external shape of the lithium ion battery 100A according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of the lithium ion battery 100A shown in FIG. 4 and 5, the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the lithium ion battery 100A includes an electrode body 10 and an outer can 20A as an outer body that houses the electrode body 10 and a non-aqueous electrolyte (not shown).
  • the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 of the electrode body 10 each have a trapezoidal shape.
  • the stacking direction of the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 is the y-axis direction.
  • the outer can 20A has an irregular shape other than a rectangular parallelepiped and a cube.
  • the outer can 20A includes a first surface 41, a second surface 42, a third surface 43, a fourth surface 44, a fifth surface 45, and a sixth surface 46.
  • the first surface 41 and the second surface 42 are parallel to the xy plane and face each other.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are parallel to the xz plane and face each other.
  • the shapes of the first surface 41 to the fourth surface 44 are each rectangular, and the shapes of the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are each trapezoidal.
  • the first surface 41 to the fourth surface 44 are parallel to the direction in which the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are arranged.
  • the surface having the largest area is the second surface 42. Since the thickness of the members constituting the outer can 20A is substantially the same on all surfaces, the widest inner surface among the plurality of inner surfaces of the outer can 20A corresponding to the first surface 41 to the fourth surface 44, respectively. Is the inner surface 42 a of the second surface 42.
  • the outer can 20 ⁇ / b> A has a plurality of inner surfaces in a direction parallel to the direction in which the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are arranged, and the widest inner surface is the inner side of the second surface 42. 42a.
  • the liquid injection port 30 is in a direction perpendicular to the widest inner surface of the plurality of inner surfaces of the outer can 20A in a direction parallel to the direction in which the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are arranged, and the widest It is provided at the position farthest from the inner surface.
  • the widest inner surface of the outer can 20 ⁇ / b> A is the inner surface 42 a of the second surface 42.
  • the position that is perpendicular to the widest inner surface 42 a of the outer can 20 ⁇ / b> A and is farthest from the inner surface 42 a is a position on the first surface 41. That is, the liquid injection port 30 is provided on the first surface 41.
  • a gap 40 is provided between the outer can 20A and the electrode body 10 so that the non-aqueous electrolyte injected from the liquid injection port 30 can flow to the inner surface 42a which is the widest inner surface of the outer can 20A.
  • the distance between the outer can 20A constituting the gap 40 and the electrode body 10 is, for example, not less than 0.1 mm and not more than 1.0 mm.
  • the widest inner surface 42a side of the outer can 20A is the lower side.
  • the injected non-aqueous electrolyte flows down to the widest inner surface 42a on the lower surface side by gravity. That is, the nonaqueous electrolytic solution injected from the liquid injection port 30 accumulates on the inner surface 42 a through the gap 40 between the outer can 20 ⁇ / b> A and the electrode body 10.
  • the non-aqueous electrolyte accumulated on the inner surface 42a is It gradually penetrates into the inside from the lower part of the electrode body 10. As the nonaqueous electrolytic solution penetrates into the electrode body 10, the height of the liquid surface of the nonaqueous electrolytic solution gradually decreases. As shown in FIG.
  • the liquid injection port 30 is in a direction perpendicular to the widest inner surface 42a of the outer can 20A and farthest from the widest inner surface 42a.
  • the liquid injection port 30 is in a direction perpendicular to the widest inner surface 42a of the outer can 20A and farthest from the widest inner surface 42a.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an external shape of a lithium ion battery 100B according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of lithium ion battery 100B shown in FIG. 6 and 7, the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the lithium ion battery 100B includes an electrode body 10 and an outer can 20B as an outer body that houses the electrode body 10 and a non-aqueous electrolyte (not shown).
  • the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 of the electrode body 10 each have a convex shape.
  • the stacking direction of the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 is the y-axis direction.
  • the outer can 20B has an irregular shape other than a rectangular parallelepiped and a cube.
  • the outer can 20B includes a first surface 61, a second surface 62, a third surface 63, and a fourth surface 64 that are parallel to the xy plane, and a fifth surface that is parallel to the yz plane. 65, a sixth surface 66, a seventh surface 67, and an eighth surface 68, a ninth surface 69 parallel to the xz plane, and a tenth surface 70.
  • the first surface 61, the second surface 62, and the third surface 63 are opposed to the fourth surface 64, respectively.
  • the fifth surface 65 faces the eighth surface 68, and the sixth surface 66 faces the seventh surface 67.
  • the ninth surface 69 faces the tenth surface 70.
  • the shapes of the first surface 61 to the eighth surface 68 are each rectangular, and the shapes of the ninth surface 69 and the tenth surface 70 are convex.
  • the first surface 61 to the tenth surface 70 described above are parallel to the direction in which the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are arranged.
  • the surface having the largest area is the fourth surface 64. Since the thickness of the outer can 20B is substantially the same on all surfaces, the widest inner surface among the plurality of inner surfaces of the outer can 20B corresponding respectively to the first surface 61 to the eighth surface 68 is the fourth surface. This is a surface 64 a on the inner side of the surface 64.
  • the liquid injection port 30 is in the direction perpendicular to the widest inner surface of the plurality of inner surfaces of the outer can 20B in the direction parallel to the direction in which the positive electrode 11, the separator 17, and the negative electrode 14 are arranged, and the widest It is provided at the position farthest from the inner surface.
  • the widest inner surface of the outer can 20 ⁇ / b> B is the inner surface 64 a of the fourth surface 64.
  • the position that is perpendicular to the widest inner surface 64 a of the outer can 20 ⁇ / b> B and is farthest from the inner surface 64 a is a position on the first surface 61. That is, the liquid injection port 30 is provided on the first surface 61.
  • a gap 40 is provided between the outer can 20B and the electrode body 10 so that the nonaqueous electrolyte injected from the liquid injection port 30 can flow to the inner surface 64a which is the widest inner surface of the outer can 20B.
  • the distance between the outer can 20 ⁇ / b> B constituting the gap 40 and the electrode body 10 is, for example, not less than 0.1 mm and not more than 1.0 mm.
  • the widest inner surface 64a side of the outer can 20B is the lower side.
  • the injected non-aqueous electrolyte flows down to the widest inner surface 64a on the lower surface side by gravity. That is, the nonaqueous electrolytic solution injected from the liquid injection port 30 accumulates on the inner surface 64 a through the gap 40 between the outer can 20 ⁇ / b> B and the electrode body 10.
  • the nonaqueous electrolytic solution accumulated on the inner surface 64a is It gradually penetrates into the inside from the lower part of the electrode body 10. As the nonaqueous electrolytic solution penetrates into the electrode body 10, the height of the liquid surface of the nonaqueous electrolytic solution gradually decreases. As shown in FIG.
  • the liquid injection port 30 is in a direction perpendicular to the widest inner surface of the outer can 20B and at a position farthest from the widest inner surface.
  • the exterior body that accommodates the electrode body and the non-aqueous electrolyte is described as being an exterior can, but is not limited to the exterior can, and may be, for example, a laminate film.
  • the shape of the exterior body is not limited to the shape described in each of the embodiments described above. That is, the exterior body should just have a deformed shape other than a rectangular parallelepiped and a cube.
  • the electrode body is not limited to the above-described laminated electrode body, and may be, for example, a wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween are wound. Even when the electrode body is a wound electrode body, it is a direction perpendicular to the widest inner surface of the plurality of inner surfaces of the exterior body in a direction parallel to the direction in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are arranged, and from the widest inner surface
  • the injection port for injecting electrolyte solution should just be provided in the farthest position. That is, the end portions of the positive electrode, the separator, and the negative electrode are exposed at least on the widest inner surface side of the exterior body.
  • the non-aqueous electrolyte accumulated on the widest inner surface of the exterior body penetrates into the wound electrode body from the widest inner surface side, so the internal penetration amount of the electrolyte per unit time can be reduced. As a result, it is possible to shorten the time until the electrolytic solution completely penetrates into the electrode body.
  • a lithium ion battery has been described as an example, but a battery other than a lithium ion battery may be used.
  • the electrode body and the exterior body containing the electrolytic solution have a different shape other than a rectangular parallelepiped and a cube, and a plurality of electrodes in a direction parallel to the direction in which the positive electrode, separator, and negative electrode of the electrode body are arranged.
  • a gap is provided between the exterior body and the electrode body so that the electrolyte injected from the liquid inlet can flow to the widest inner surface of the exterior body.
  • the electrolyte injected from the injection port passes through the gap between the exterior body and the electrode body and accumulates on the widest inner surface of the exterior body, and the widest inner surface side It penetrates into the inside of the electrode body.
  • the exterior body has an irregular shape other than a rectangular parallelepiped and a cube, the amount of electrolyte permeation per unit time can be increased, so that the electrolyte completely penetrates into the electrode body. The time to do can be shortened reliably.
  • the distance of the gap between the exterior body and the electrode body is 0.1 mm or more and 1.0 mm or less, the electrolytic solution injected from the liquid injection port is ensured while ensuring the sufficient volume energy density of the battery. Sufficient space for the liquid to flow to the widest inner surface of the exterior body can be secured.
  • the electrode body is a laminated electrode body in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are alternately laminated via separators, the time until the electrolyte completely penetrates into the laminated electrode body can be shortened.
  • the electrode body and the electrolytic solution are accommodated in the exterior body having a shape other than the rectangular parallelepiped and the cube, and the exterior body is parallel to the direction in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are arranged.
  • a method of manufacturing a battery having a plurality of inner surfaces in a direction wherein: (a) a direction perpendicular to the widest inner surface of the plurality of inner surfaces of the exterior body, at a position farthest from the widest inner surface
  • the electrode body is accommodated in the exterior body provided with the liquid injection port, and the electrolyte injected from the liquid injection port can flow between the exterior body and the electrode body to the widest inner surface of the exterior body.
  • a step of preparing an electrode body container in which a gap is provided a step of (b) injecting an electrolyte from the injection port into the exterior body, and (c) temporarily stopping the injection, Infiltrating the electrolyte solution into the inside of the electrode body, and (d) the inside of the electrode body Until penetration of the electrolyte to the body is completed, and a, and repeating steps of the process and (c) of (b).
  • the electrolytic solution is accumulated on the widest inner surface of the exterior body and penetrates into the electrode body, so even when the exterior body has an irregular shape other than a rectangular parallelepiped and a cube, The amount of internal penetration of the electrolytic solution can be increased, and the time until the electrolytic solution completely penetrates into the electrode body can be shortened.
  • Electrode body 11 Positive electrode 12 Positive electrode collector 13 Positive electrode active material 14 Negative electrode 15 Negative electrode collector 16 Negative electrode active material 17
  • the widest inner surface 30 among the plurality of inner surfaces of the outer can in various directions
  • the liquid injection port 31 Sealing plugs 100, 100A, 100B Lithium ion batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)

Abstract

電池１００は、正極、負極、および正極と負極との間に配置されているセパレータを有する電極体と、電解液と、直方体および立方体以外の形状を有し、電極体および電解液を収容した外装体２０とを備える。外装体２０は、正極、セパレータ、および負極の並ぶ方向の複数の内面を有する。外装体２０は、複数の内面のうち最も広い内面と垂直な方向であって、最も広い内面から最も遠い位置に、電解液を注液するための注液口３０を有する。外装体２０と電極体との間には、注液口３０から注液された電解液が外装体２０の上記最も広い内面へと流動可能な隙間が設けられている。

Description

電池およびその製造方法
　本発明は、電極体および電解液を外装体に収容してなる電池、およびその製造方法に関する。
　セパレータを間に挟んだ正極および負極を有する電極体と、電解液とを外装体に収容した電池が知られている。このような電池には、外装体に注液口が設けられており、電池の製造時に、電極体を収容した外装体の注液口から電解液を注液する。注液口から注液された電解液は電極体の内部に少しずつ浸透していくが、内部に浸透していくのに時間がかかるため、電解液は複数回に分けて注液する必要がある。
　特許文献１には、注液口を複数設けた電池が開示されている。注液口を複数設けることにより、いずれかの注液口から電解液を注液すると、他の注液口から外装体内の気体が排出されるので、排出された気体に相当する量の電解液をスムーズに外装体内に注入することができる。
特開平１０－２４１７４１号公報
　ここで、電極体および電解液を収容する外装体の形状として、直方体や立方体の形状はよく知られている。特許文献１に開示されている外装体の形状も、角部が丸みを帯びているものの、略直方体の形状である。
　しかしながら、外装体が直方体や立方体以外の形状（以下、「異形状」ともいう）を有するものである場合においては、注液口の位置によって電極体の内部全体に電解液を浸透させるのに要する時間が変動する。そのため、どの位置に注液口を設けるかによって電池の生産性が左右されることになるが、これまで、外装体の形状と注液口の最適な位置との関係については、必ずしも十分な知見が共有されておらず、効率のよい注液を行うことができにくい場合があった。
　本発明は、異形状を有する外装体の内部に電解液を注液して、電極体の内部全体に電解液を浸透させるまでの時間を短くすることができる電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置されているセパレータを有する電極体と、電解液と、直方体および立方体以外の形状を有し、前記電極体および前記電解液を収容した外装体と、を備え、前記外装体は、前記正極、前記セパレータ、および前記負極の並ぶ方向と平行な方向の複数の内面を有し、前記複数の内面のうち最も広い内面と垂直な方向であって、前記最も広い内面から最も遠い位置に、前記電解液を注液するための注液口を有し、前記外装体と前記電極体との間に、前記注液口から注液された電解液が前記外装体の最も広い内面へと流動可能な隙間が設けられている、ことを特徴とする。
　前記隙間を構成する前記外装体と前記電極体との間の距離は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下としてもよい。
　また、前記電極体は、前記正極および前記負極が前記セパレータを介して交互に複数積層された積層電極体であってもよい。
　本発明の電池の製造方法は、直方体および立方体以外の形状を有する外装体の内部に、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置されているセパレータを有する電極体と、電解液とが収容され、前記外装体は前記正極、前記セパレータ、および前記負極の並ぶ方向と平行な方向の複数の内面を有する構造の電池の製造方法であって、（ａ）前記外装体の前記複数の内面のうち最も広い内面と垂直な方向であって、前記最も広い内面から最も遠い位置に注液口が設けられている外装体に前記電極体が収容され、前記外装体と前記電極体との間に、前記注液口から注液された電解液が前記外装体の最も広い内面へと流動可能な隙間が設けられている電極体収容体を用意する工程と、（ｂ）前記注液口から前記外装体の内部に前記電解液を注液する工程と、（ｃ）注液を一旦停止して、注液された前記電解液を前記電極体の内部に浸透させる工程と、（ｄ）前記電極体の内部全体への前記電解液の浸透が終了するまで、前記（ｂ）の工程および前記（ｃ）の工程を繰り返す工程と、を備えていることを特徴とする。
　本発明によれば、注液口から外装体の内部に注液された電解液は、外装体と電極体との間の隙間を通って、正極、セパレータ、および負極の並ぶ方向と平行である外装体の複数の内面のうちの最も広い内面に流動し、最も広い内面上に溜まっていく。そして、最も広い内面に溜まった電解液は、電極体の内部に少しずつ浸透していく。外装体の上記最も広い内面上に電解液が溜まるようにすることにより、単位時間あたりの電解液の内部浸透量を多くすることができるので、外装体が直方体および立方体以外の異形状を有するものである場合でも、電極体の内部全体に電解液を浸透させるための時間を確実に短くすることができる。
本発明の第１の実施形態におけるリチウムイオン電池の外観形状を示す斜視図である。 図１に示すリチウムイオン電池のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図１に示すリチウムイオン電池のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるリチウムイオン電池の外観形状を示す斜視図である。 図４に示すリチウムイオン電池のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるリチウムイオン電池の外観形状を示す斜視図である。 図６に示すリチウムイオン電池のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。
　以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。以下では、本発明の電池として、リチウムイオン電池を例に挙げて説明する。
　［第１の実施形態］
　図１は、第１の実施形態におけるリチウムイオン電池１００の外観形状を示す斜視図である。図２は、図１に示すリチウムイオン電池１００のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図１に示すリチウムイオン電池１００のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。
　リチウムイオン電池１００は、電極体１０と、電極体１０および非水電解液（不図示）を収容する外装体としての外装缶２０とを備える。
　電極体１０は、図３に示すように、正極１１と負極１４とがセパレータ１７を介して交互に複数積層されることによって構成された積層電極体である。本明細書では、正極１１および負極１４が積層されている方向（ｙ軸方向）を積層方向と呼ぶ。
　正極１１は、アルミニウムなどの金属箔からなる正極集電体１２の両面に、正極活物質１３が塗工されることによって形成されている。正極集電体１２は、図２に示すように、Ｌ字状の形状を有する。正極活物質１３としては、例えばコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものが用いられている。これらを単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。全ての正極集電体１２は、図示しない正極端子と接続されている。
　負極１４は、銅などの金属箔からなる負極集電体１５の両面に、負極活物質１６が塗工されることによって形成されている。負極集電体１５は、Ｌ字状の形状を有する。負極活物質１６としては、例えば黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、ハードカーボン、ソフトカーボン、などの炭素材料、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどの酸化物、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｌａなどの金属とリチウムとの２元、３元またはそれ以上の合金が用いられている。これらを単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。全ての負極集電体１５は、図示しない負極端子と接続されている。
　セパレータ１７としては、シート状のものが用いられており、例えば、絶縁性に優れたポリプロピレン製の微多孔性薄膜によって構成されている。セパレータ１７もＬ字状の形状を有する。セパレータ１７が微多孔性薄膜によって構成されていることにより、リチウムイオンはセパレータ１７を透過する。なお、セパレータ１７は、シート状のものに限定されることはなく、正極１１または負極１４を個別に収容可能な袋状の形態であってもよいし、九十九折りの形態であってもよい。
　非水電解液は、溶質と溶媒を含む。溶質には、例えば、ＬｉＰＦ6やＬｉＢＦ4などのＬｉ塩が好ましく用いられる。溶媒には、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）などの有機溶媒が好ましく用いられる。電解質は液体でもよいし、ポリマー状のものを用いてもよい。
　外装缶２０は、例えばステンレス、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属からなり、直方体および立方体以外の異形の形状を有する。直方体には、角部が丸みを帯びている略直方体のものも含まれる。また、立方体には、角部が丸みを帯びている略立方体のものも含まれる。
　この実施形態では、外装缶２０は、ｘｙ平面と平行な第１の面２１、第２の面２２、および第３の面２３と、ｙｚ平面と平行な第４の面２４、第５の面２５、および第６の面２６と、ｘｚ平面と平行な第７の面２７および第８の面２８とを有する。
　第１の面２１および第２の面２２はそれぞれ、第３の面２３と対向する。第５の面２５および第６の面２６はそれぞれ、第４の面２４と対向する。また、第７の面２７は、第８の面２８と対向する。第１の面２１～第６の面２６の形状はそれぞれ長方形であり、第７の面２７および第８の面２８の形状はそれぞれ、Ｌ字形状である。
　上述した第１の面２１～第８の面のうち、第１の面２１～第６の面２６は、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の並ぶ方向と平行な面である。この第１の面２１～第６の面２６のうち、最も広い面積を有する面は、第３の面２３である。外装缶２０を構成する部材の厚みは、全ての面において略同じであるため、上記第１の面２１～第６の面２６にそれぞれ対応する外装缶２０の複数の内面のうち、最も広い内面は、第３の面２３の内側の面２３ａである。
　換言すると、外装缶２０は、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の並ぶ方向と平行な方向の複数の内面を有し、この複数の内面のうち最も広い内面は、第３の面２３の内側の面２３ａである。
　外装缶２０には、非水電解液を注液するための注液口３０が設けられている。注液口３０は、封止栓３１によって封止されている。
　注液口３０は、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の並ぶ方向と平行な外装缶２０の複数の内面のうちの最も広い内面と垂直な方向であって、上記最も広い内面から最も遠い位置に設けられている。上述したように、外装缶２０の上記最も広い内面は、第３の面２３の内側の面２３ａである。図２に示すように、外装缶２０の上記最も広い内面２３ａに対して垂直な方向であって、かつ、内面２３ａから最も遠い位置とは、第１の面２１上の位置である。すなわち、注液口３０は、第１の面２１に設けられている。
　外装缶２０と電極体１０との間には、注液口３０から注液された非水電解液が外装缶２０の上記最も広い内面である内面２３ａへと流動可能な隙間４０が設けられている。また、上記最も広い内面２３ａと電極体１０との間にも隙間４０が設けられている。隙間４０が広いと、多くの非水電解液を内面２３ａへと流動させることが可能となるが、十分な体積エネルギー密度の電池を得ることができなくなる。一方、隙間４０が狭いと、リチウムイオン電池１００の体積エネルギー密度は高くなるが、非水電解液が内面２３ａへと流動する量が少なくなる。したがって、隙間４０は、上記事情を鑑みて適切に設計する必要がある。この実施形態では、隙間４０を構成する外装缶２０と電極体１０との間の距離を、例えば、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とする。
　［リチウムイオン電池の製造方法］
　リチウムイオン電池１００の製造方法について説明する。
　まず初めに、上記最も広い内面２３ａと垂直な方向であって、上記最も広い内面２３ａから最も遠い位置に注液口３０が設けられている外装缶２０に電極体１０が収容され、外装缶２０と電極体１０との間に、注液口３０から注液された電解液が外装缶２０の上記最も広い内面２３ａへと流動可能な隙間４０が設けられている電極体収容体を用意する。この電極体収容体は、外装缶２０の上記最も広い内面２３ａ側を下側として載置する。この状態では、外装缶２０の第３の面２３が下面となる。なお、外装缶２０は、例えば、第７の面２７側を蓋のように取り外して電極体１０を内部に収容可能な構造となっている。
　続いて、注液口３０から、外装缶２０の内部に非水電解液を注液する。注液口３０から注液された非水電解液は、重力によって、下面側である上記最も広い内面２３ａへと流れ落ちる。すなわち、注液口３０から注液された非水電解液は、外装缶２０と電極体１０との間の隙間４０を通って、内面２３ａの上に溜まっていく。
　注液口３０から非水電解液が注液されていくにつれて、内面２３ａの上に非水電解液が少しずつ溜まっていく。非水電解液は、すぐには電極体１０の内部に浸透しない。したがって、注液口３０から非水電解液を注液していくと、非水電解液が電極体１０の内部に完全に浸透する前に、非水電解液の液面が注液口３０に近い高さまで上昇してくる。非水電解液の液面が注液口３０に近い高さまで上昇してくると、注液を一旦停止する。
　非水電解液の注液を停止している間は、外装缶２０内の非水電解液が電極体１０の周囲から内部に少しずつ浸透していく。
　本実施形態では、正極１１、セパレータ１７、および負極１４は、図１のｙ軸方向に積層されているので、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の端部は、少なくとも外装缶２０の上記最も広い内面２３ａ側に露出している。これにより、内面２３ａ上に溜まっている非水電解液は、電極体１０の下部から少しずつ内部に浸透していく。また、電極体１０の下部だけでなく、側部や上部など、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の端部が露出している側からは、電極体１０の内部に非水電解液が浸透していく。
　この実施形態では、電極体１０の積層方向の両外側からは、電極体１０の内部に非水電解液は浸透してこない。一方、電極体の積層方向の両外側以外の外側は、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の端部が露出しており、そこから非水電解液が電極体１０の内部に浸透していく。
　非水電解液が電極体１０の内部に浸透していくと、非水電解液の液面の高さは、少しずつ下がっていく。この実施形態では、外装缶２０の上記最も広い内面２３ａが注液口３０と垂直な方向における下面側に位置するため、非水電解液の液面が低下していっても、上記最も広い内面２３ａ上には常に非水電解液が溜まっている。したがって、上記最も広い内面２３ａ側から電極体１０の内部に非水電解液が浸透し続けるので、単位時間あたりの非水電解液の浸透量が多くなり、注液された非水電解液の浸透時間を短くすることができる。
　非水電解液の液面の高さがある程度の高さまで低下すると、再び、注液口３０から外装缶２０の内部に非水電解液を注液する。そして、注液口３０に近い高さまで注液すると、注液を一旦停止して、非水電解液が電極体１０の内部に浸透するのを待つ。
　電極体１０の内部全体への非水電解液の浸透が終了するまで、上述した処理を繰り返す。電極体１０の内部全体に非水電解液を浸透させると、非水電解液の注液を終了して、注液口３０を封止栓３１によって封止する。
　上述したように、注液口３０から注液された非水電解液は、隙間４０を通って、外装缶２０の上記最も広い内面２３ａ上に溜まっていき、上記最も広い内面２３ａ側から電極体１０の内部に浸透していく。これにより、単位時間あたりの非水電解液の内部浸透量を多くすることができるので、再び注液口３０から非水電解液を注液するまでの時間を短くすることができ、非水電解液が電極体１０の内部に完全に浸透するまでの時間を短くすることができる。したがって、リチウムイオン電池１００の製造時間を短くすることができる。
　ここで、比較例として、外装缶２０の上記最も広い内面２３ａと垂直な方向の面であるが、上記最も広い内面２３ａから最も遠い位置ではない第２の面２２に注液口が設けられている場合について考察する。この場合も、注液口から非水電解液を注液していくと、上記最も広い内面２３ａ上に非水電解液が溜まっていくが、非水電解液の液面が第２の面２２を超えると、注液口から非水電解液があふれてしまう。したがって、注液口から非水電解液があふれないようにするためには、非水電解液の液面が第２の面２２より低くなるように注液しなければならないため、一度に注液できる非水電解液の量が少なくなり、結果的に注液回数が多くなる。また、注液しても、第２の面２２より高い位置は、非水電解液が浸らないため、電極体１０の内部全体に非水電解液が浸透するまでにはかなり時間がかかり、未含浸の部分が残る可能性もある。
　また、比較例として、第６の面２６に注液口を設けた場合について考察する。この場合、第６の面２６と対向する第４の面２４が下面となる。この場合、第６の面２６に設けられている注液口から非水電解液を注液していくと、第４の面２４の内側の面上に非水電解液は溜まっていく。この第４の面２４の内側の面は、内面２３ａよりも面積が小さいため、第４の面２４の内側の面上に溜まった非水電解液が電極体１０の内部に浸透していく量は、上記最も広い内面２３ａ上に溜まった上記実施形態の状態で非水電解液が電極体１０の内部に浸透していく量よりも少なくなる。すなわち、第１の面２１に注液口３０を設けた構成と比べると、単位時間あたりの非水電解液の内部浸透量が少なくなるので、電極体１０の内部全体に非水電解液が浸透するまでの時間は長くなる。
　すなわち、外装缶２０の上記最も広い内面２３ａと垂直な方向であって、かつ、上記最も広い内面２３ａから最も遠い位置以外の位置に注液口を設けた場合には、外装缶２０の上記最も広い内面２３ａと垂直な方向であって、かつ、上記最も広い内面２３ａから最も遠い位置に注液口３０を設けた場合と比べると、電極体１０の内部全体に非水電解液が浸透するまでの時間が長くなり、電池の製造時間が長くなる。
　［第２の実施形態］
　図４は、第２の実施形態におけるリチウムイオン電池１００Ａの外観形状を示す斜視図である。図５は、図４に示すリチウムイオン電池１００ＡのＶ－Ｖ線に沿った断面図である。図４および図５において、図１～図３に示す構成と同じ構成部分については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
　リチウムイオン電池１００Ａは、電極体１０と、電極体１０および非水電解液（不図示）を収容する外装体としての外装缶２０Ａとを備える。
　電極体１０の正極１１、セパレータ１７、および負極１４はそれぞれ、台形の形状を有する。正極１１、セパレータ１７、および負極１４の積層方向は、ｙ軸方向である。
　外装缶２０Ａは、直方体および立方体以外の異形の形状を有する。この実施形態では、外装缶２０Ａは、第１の面４１と、第２の面４２と、第３の面４３と、第４の面４４と、第５の面４５と、第６の面４６とを備える。
　第１の面４１および第２の面４２は、ｘｙ平面と平行であり、互いに対向する。第５の面４５および第６の面４６は、ｘｚ平面と平行であり、互いに対向する。第１の面４１～第４の面４４の形状はそれぞれ長方形であり、第５の面４５および第６の面４６の形状はそれぞれ台形である。
　上述した第１の面４１～第６の面４６のうち、第１の面４１～第４の面４４は、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の並ぶ方向と平行な面である。これら第１の面４１～第４の面４４のうち、最も広い面積を有する面は、第２の面４２である。外装缶２０Ａを構成する部材の厚みは、全ての面において略同じであるため、上記第１の面４１～第４の面４４にそれぞれ対応する外装缶２０Ａの複数の内面のうち、最も広い内面は、第２の面４２の内側の面４２ａである。
　換言すると、外装缶２０Ａは、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の並ぶ方向と平行な方向の複数の内面を有し、この複数の内面のうち最も広い内面は、第２の面４２の内側の面４２ａである。
　注液口３０は、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の並ぶ方向と平行な方向の、外装缶２０Ａの複数の内面のうちの最も広い内面と垂直な方向であって、かつ、上記最も広い内面から最も遠い位置に設けられている。上述したように、外装缶２０Ａの上記最も広い内面は、第２の面４２の内側の面４２ａである。図５に示すように、外装缶２０Ａの上記最も広い内面４２ａに対して垂直な方向であって、かつ、内面４２ａから最も遠い位置とは、第１の面４１上の位置である。すなわち、注液口３０は、第１の面４１に設けられている。
　外装缶２０Ａと電極体１０との間には、注液口３０から注液された非水電解液が外装缶２０Ａの上記最も広い内面である内面４２ａへと流動可能な隙間４０が設けられている。第１の実施形態と同様に、隙間４０を構成する外装缶２０Ａと電極体１０との間の距離は、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
　リチウムイオン電池１００Ａの製造の一工程として、外装缶２０Ａの内部に非水電解液を注液する際、外装缶２０Ａの上記最も広い内面４２ａ側が下側となる。この状態で、注液口３０から非水電解液を注液すると、注液された非水電解液は、重力によって、下面側である上記最も広い内面４２ａへと流れ落ちる。すなわち、注液口３０から注液された非水電解液は、外装缶２０Ａと電極体１０との間の隙間４０を通って、内面４２ａの上に溜まっていく。
　この実施形態でも、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の端部は、少なくとも外装缶２０Ａの上記最も広い内面４２ａ側に露出しているので、内面４２ａ上に溜まっている非水電解液は、電極体１０の下部から少しずつ内部に浸透していく。非水電解液が電極体１０の内部に浸透していくと、非水電解液の液面の高さは、少しずつ下がっていく。図５に示すように、外装缶２０Ａの上記最も広い内面４２ａは、注液口３０と垂直な方向における下面側に位置するため、非水電解液の液面が低下していっても、上記最も広い内面４２ａ上には常に非水電解液が溜まっている。したがって、上記最も広い内面４２ａ側から電極体１０の内部に非水電解液が浸透し続けるので、単位時間あたりの非水電解液の浸透量が多くなり、注液された非水電解液の浸透時間を短くすることができる。
　すなわち、外装缶２０Ａが図４に示すような形状であっても、注液口３０が外装缶２０Ａの上記最も広い内面４２ａと垂直な方向であって、かつ、上記最も広い内面４２ａから最も遠い位置に設けられていることにより、他の位置に注液口３０が設けられている構成と比べて、非水電解液が電極体１０の内部全体に浸透するまでの時間を短くすることができ、リチウムイオン電池１００Ａの製造時間を短くすることができる。
　［第３の実施形態］
　図６は、第３の実施形態におけるリチウムイオン電池１００Ｂの外観形状を示す斜視図である。図７は、図６に示すリチウムイオン電池１００ＢのＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。図６および図７において、図１～図３に示す構成と同じ構成部分については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
　リチウムイオン電池１００Ｂは、電極体１０と、電極体１０および非水電解液（不図示）を収容する外装体としての外装缶２０Ｂとを備える。
　電極体１０の正極１１、セパレータ１７、および負極１４はそれぞれ、凸状の形状を有する。正極１１、セパレータ１７、および負極１４の積層方向は、ｙ軸方向である。
　外装缶２０Ｂは、直方体および立方体以外の異形の形状を有する。この実施形態では、外装缶２０Ｂは、ｘｙ平面と平行な第１の面６１、第２の面６２、第３の面６３、および第４の面６４と、ｙｚ平面と平行な第５の面６５、第６の面６６、第７の面６７、および第８の面６８と、ｘｚ平面と平行な第９の面６９、および第１０の面７０とを備える。
　第１の面６１、第２の面６２、および第３の面６３はそれぞれ、第４の面６４と対向する。第５の面６５は第８の面６８と対向し、第６の面６６は、第７の面６７と対向する。第９の面６９は、第１０の面７０と対向する。第１の面６１～第８の面６８の形状はそれぞれ長方形であり、第９の面６９および第１０の面７０の形状は、凸状である。
　上述した第１の面６１～第１０の面７０のうち、第１の面６１～第８の面６８は、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の並ぶ方向と平行な面である。これら第１の面６１～第８の面６８のうち、最も広い面積を有する面は、第４の面６４である。外装缶２０Ｂの厚みは、全ての面において略同じであるため、上記第１の面６１～第８の面６８にそれぞれ対応する外装缶２０Ｂの複数の内面のうち、最も広い内面は、第４の面６４の内側の面６４ａである。
　注液口３０は、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の並ぶ方向と平行な方向の、外装缶２０Ｂの複数の内面のうちの最も広い内面と垂直な方向であって、かつ、上記最も広い内面から最も遠い位置に設けられている。上述したように、外装缶２０Ｂの上記最も広い内面は、第４の面６４の内側の面６４ａである。図７に示すように、外装缶２０Ｂの上記最も広い内面６４ａに対して垂直な方向であって、かつ、内面６４ａから最も遠い位置とは、第１の面６１上の位置である。すなわち、注液口３０は、第１の面６１に設けられている。
　外装缶２０Ｂと電極体１０との間には、注液口３０から注液された非水電解液が外装缶２０Ｂの上記最も広い内面である内面６４ａへと流動可能な隙間４０が設けられている。第１および第２の実施形態と同様に、隙間４０を構成する外装缶２０Ｂと電極体１０との間の距離は、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
　リチウムイオン電池１００Ｂの製造の一工程として、外装缶２０Ｂの内部に非水電解液を注液する際、外装缶２０Ｂの上記最も広い内面６４ａ側が下側となる。この状態で、注液口３０から非水電解液を注液すると、注液された非水電解液は、重力によって、下面側である上記最も広い内面６４ａへと流れ落ちる。すなわち、注液口３０から注液された非水電解液は、外装缶２０Ｂと電極体１０との間の隙間４０を通って、内面６４ａの上に溜まっていく。
　この実施形態でも、正極１１、セパレータ１７、および負極１４の端部は、少なくとも外装缶２０Ｂの上記最も広い内面６４ａ側に露出しているので、内面６４ａ上に溜まっている非水電解液は、電極体１０の下部から少しずつ内部に浸透していく。非水電解液が電極体１０の内部に浸透していくと、非水電解液の液面の高さは、少しずつ下がっていく。図７に示すように、外装缶２０Ｂの上記最も広い内面６４ａは、注液口３０と垂直な方向における下面側に位置するため、非水電解液の液面が低下していっても、上記最も広い内面６４ａ上には常に非水電解液が溜まっている。したがって、上記最も広い内面６４ａ側から電極体１０の内部に非水電解液が浸透し続けるので、単位時間あたりの非水電解液の浸透量が多くなり、注液された非水電解液の浸透時間を短くすることができる。
　すなわち、外装缶２０Ｂが図６に示すような形状であっても、注液口３０が外装缶２０Ｂの上記最も広い内面と垂直な方向であって、かつ、上記最も広い内面から最も遠い位置に設けられていることにより、他の位置に注液口３０が設けられている構成と比べて、非水電解液が電極体１０の内部全体に浸透するまでの時間を短くすることができ、リチウムイオン電池１００Ｂの製造時間を短くすることができる。
　上述した実施形態では、電極体および非水電解液を収容する外装体は、外装缶であるものとして説明したが、外装缶に限定されることはなく、例えば、ラミネートフィルムであってもよい。
　また、外装体の形状が上述した各実施形態で説明した形状に限定されることもない。すなわち、外装体は、直方体および立方体以外の異形の形状を有するものであればよい。
　電極体は、上述した積層電極体に限定されることはなく、例えば、セパレータを間に挟んだ正極および負極が巻回された巻回電極体であってもよい。電極体を巻回電極体とした場合でも、正極、セパレータ、および負極の並ぶ方向と平行な方向の外装体の複数の内面のうち最も広い内面と垂直な方向であって、上記最も広い内面から最も遠い位置に、電解液を注液するための注液口が設けられていればよい。すなわち、正極、セパレータ、および負極の端部は、少なくとも外装体の上記最も広い内面側に露出するようにする。これにより、外装体の上記最も広い内面上に溜まった非水電解液は、その最も広い内面側から巻回電極体の内部に浸透していくので、単位時間あたりの電解液の内部浸透量を多くして、電解液が電極体の内部に完全に浸透するまでの時間を短くすることができる。
　上述した実施形態では、リチウムイオン電池を例に挙げて説明したが、リチウムイオン電池以外の電池であってもよい。
　本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
　本発明による電池は、電極体および電解液を収容した外装体は、直方体および立方体以外の異形状を有しており、電極体の正極、セパレータ、および負極の並ぶ方向と平行な方向の複数の内面を有し、この複数の内面のうちの最も広い内面と垂直な方向であって、かつ、上記最も広い内面から最も遠い位置に、電解液を注液するための注液口を有し、外装体と電極体との間に、注液口から注液された電解液が外装体の最も広い内面へと流動可能な隙間が設けられている。この構成によれば、注液口から注液された電解液は、外装体と電極体との間の隙間を通って、外装体の上記最も広い内面上に溜まっていき、上記最も広い内面側から電極体の内部に浸透していく。これにより、外装体が直方体および立方体以外の異形状を有するものである場合において、単位時間あたりの電解液の内部浸透量を多くすることができるので、電解液が電極体の内部に完全に浸透するまでの時間を確実に短くすることができる。
　また、外装体と電極体との間の隙間の距離を、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることにより、十分な電池の体積エネルギー密度を確保しつつ、注液口から注液された電解液が外装体の上記最も広い内面に流動するための十分な空間を確保することができる。
　また、電極体は、正極および負極がセパレータを介して交互に複数積層された積層電極体であっても、電解液が積層電極体の内部に完全に浸透するまでの時間を短くすることができる。
　また、本発明による電池の製造方法は、直方体および立方体以外の形状を有する外装体の内部に電極体と電解液とが収容され、外装体は、正極、セパレータ、および負極の並ぶ方向と平行な方向の複数の内面を有する構造の電池の製造方法であって、（ａ）外装体の上記複数の内面のうちの最も広い内面と垂直な方向であって、上記最も広い内面から最も遠い位置に注液口が設けられている外装体に電極体が収容され、外装体と電極体との間に、注液口から注液された電解液が外装体の上記最も広い内面へと流動可能な隙間が設けられている電極体収容体を用意する工程と、（ｂ）注液口から外装体の内部に電解液を注液する工程と、（ｃ）注液を一旦停止して、注液された電解液を電極体の内部に浸透させる工程と、（ｄ）電極体の内部全体への電解液の浸透が終了するまで、（ｂ）の工程および（ｃ）の工程を繰り返す工程と、を備えている。これにより、外装体の上記最も広い内面上に電解液を溜めて電極体の内部に浸透させていくので、外装体が直方体および立方体以外の異形状を有するものである場合でも、単位時間あたりの電解液の内部浸透量を多くすることができ、電解液が電極体の内部に完全に浸透するまでの時間を短くすることができる。
１０　　電極体
１１　　正極
１２　　正極集電体
１３　　正極活物質
１４　　負極
１５　　負極集電体
１６　　負極活物質
１７　　セパレータ
２０，２０Ａ，２０Ｂ　外装缶
２３ａ，４２ａ，６４ａ　正極、セパレータ、および負極の並ぶ方向と平行な方向の外装缶の複数の内面のうち、最も広い内面
３０　　注液口
３１　　封止栓
１００，１００Ａ，１００Ｂ　リチウムイオン電池

Claims (4)

  1. 　正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置されているセパレータを有する電極体と、
    　電解液と、
    　直方体および立方体以外の形状を有し、前記電極体および前記電解液を収容した外装体と、
    を備え、
    　前記外装体は、前記正極、前記セパレータ、および前記負極の並ぶ方向と平行な方向の複数の内面を有し、
    　前記複数の内面のうち最も広い内面と垂直な方向であって、前記最も広い内面から最も遠い位置に、前記電解液を注液するための注液口を有し、
    　前記外装体と前記電極体との間に、前記注液口から注液された電解液が前記外装体の最も広い内面へと流動可能な隙間が設けられている、
    ことを特徴とする電池。
  2. 　前記隙間を構成する前記外装体と前記電極体との間の距離は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
  3. 　前記電極体は、前記正極および前記負極が前記セパレータを介して交互に複数積層された積層電極体である、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池。
  4. 　直方体および立方体以外の形状を有する外装体の内部に、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置されているセパレータを有する電極体と、電解液とが収容され、前記外装体は、前記正極、前記セパレータ、および前記負極の並ぶ方向と平行な方向の複数の内面を有する構造の電池の製造方法であって、
    　（ａ）前記外装体の前記複数の内面のうち最も広い内面と垂直な方向であって、前記最も広い内面から最も遠い位置に注液口が設けられている外装体に前記電極体が収容され、前記外装体と前記電極体との間に、前記注液口から注液された電解液が前記外装体の最も広い内面へと流動可能な隙間が設けられている電極体収容体を用意する工程と、
    　（ｂ）前記注液口から前記外装体の内部に前記電解液を注液する工程と、
    　（ｃ）注液を一旦停止して、注液された前記電解液を前記電極体の内部に浸透させる工程と、
    　（ｄ）前記電極体の内部全体への前記電解液の浸透が終了するまで、前記（ｂ）の工程および前記（ｃ）の工程を繰り返す工程と、
    を備えていることを特徴とする電池の製造方法。
PCT/JP2017/020015 2016-05-31 2017-05-30 電池およびその製造方法 WO2017209099A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-108361 2016-05-31
JP2016108361A JP2019145200A (ja) 2016-05-31 2016-05-31 電池およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017209099A1 true WO2017209099A1 (ja) 2017-12-07

Family

ID=60478614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/020015 WO2017209099A1 (ja) 2016-05-31 2017-05-30 電池およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2019145200A (ja)
WO (1) WO2017209099A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111540866A (zh) * 2020-07-08 2020-08-14 深圳小木科技有限公司 一种电池组与新能源汽车

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006244916A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Sanyo Electric Co Ltd 電池の製造方法
JP2009048970A (ja) * 2007-08-23 2009-03-05 Toyota Motor Corp 密閉型電池製造方法
JP2011222221A (ja) * 2010-04-07 2011-11-04 Nissan Motor Co Ltd 電解液注液方法および電解液注液装置
JP2011238486A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Sharp Corp 二次電池およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006244916A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Sanyo Electric Co Ltd 電池の製造方法
JP2009048970A (ja) * 2007-08-23 2009-03-05 Toyota Motor Corp 密閉型電池製造方法
JP2011222221A (ja) * 2010-04-07 2011-11-04 Nissan Motor Co Ltd 電解液注液方法および電解液注液装置
JP2011238486A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Sharp Corp 二次電池およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111540866A (zh) * 2020-07-08 2020-08-14 深圳小木科技有限公司 一种电池组与新能源汽车
CN111540866B (zh) * 2020-07-08 2020-10-09 深圳小木科技有限公司 一种电池组与新能源汽车

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019145200A (ja) 2019-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10714756B2 (en) Metal deposition methods for forming bimetallic structures, batteries incorporating bipolar current collectors made therefrom, and applications thereof
KR101776885B1 (ko) 둘 이상의 케이스 부재들을 포함하는 각형 전지셀
US20210110979A1 (en) Ultra-high power hybrid cell design with uniform thermal distribution
WO2009150912A1 (ja) 電池
JP2008269972A (ja) 非水溶媒二次電池
KR101455165B1 (ko) 안전성이 향상된 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
JP5708934B2 (ja) 二次電池
US11749832B2 (en) Methods for pre-lithiating lithium ion batteries
US10797298B2 (en) Battery and manufacturing method therefor
KR20160027088A (ko) 비수 전해액 이차 전지 및 그 제조 방법
KR20160087811A (ko) 커패시터 및 그 제조 방법
CN109148959B (zh) 锂二次电池
JP2019009112A (ja) リチウム二次電池
JP4621325B2 (ja) 薄形電池
KR102137706B1 (ko) 파우치 외장재 및 이를 이용한 파우치형 이차전지
WO2017209099A1 (ja) 電池およびその製造方法
WO2015140912A1 (ja) 非水電解質二次電池用負極、非水電解質二次電池および電池パック
CN114270564A (zh) 锂二次电池
JP6036594B2 (ja) 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
US20140373342A1 (en) Method for producing battery
WO2019044560A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
US20190067729A1 (en) Lithium ion electrochemical devices having excess electrolyte capacity to improve lifetime
JP7378032B2 (ja) リチウム二次電池
JP2018056548A (ja) 蓄電デバイスの製造用処理装置及び蓄電デバイスの製造方法
JP3424499B2 (ja) 角形非水電解液二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17806653

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17806653

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP