WO2024024979A1 - 電池の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a method for manufacturing a battery.
- a lithium ion battery has a multilayer structure including a positive electrode, a negative electrode, and a separator between the positive electrode and the negative electrode. From the perspective of increasing the capacity of batteries, laminate batteries, which are manufactured by stacking multiple components, are attracting attention.
- Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a battery stack.
- a positive electrode sheet, a separator, and a negative electrode sheet are stacked to provide a separator between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.
- the positive electrode sheet is manufactured by applying a positive electrode active material to both sides of a positive electrode current collector, and the positive electrode active material includes a component such as a positive electrode active material.
- the negative electrode sheet is manufactured by applying a negative electrode active material to both sides of a negative electrode current collector, and the negative electrode active material includes a component such as a negative electrode active material.
- Patent Document 1 International Publication No. 2015/162746
- the battery manufacturing method including forming active material-containing layers on both sides of a current collector, depending on the manufacturing conditions, the positive electrode, the separator And there is a possibility that the active material-containing layer collapses before or during stacking of the negative electrode.
- an active material-containing layer that is oriented in the direction of gravity without being supported by an object such as a current collector is likely to collapse.
- the active material-containing layer is more likely to collapse.
- a problem to be solved by an embodiment of the present disclosure is to provide a battery manufacturing method that prevents the active material-containing layer from collapsing during the battery manufacturing process.
- the present disclosure includes the following aspects. ⁇ 1> Preparing a first electrode member including a first current collector and a first layer including a first active material; a second current collector and a second layer including a second active material; preparing a second electrode member including; covering the first layer of the first electrode member with a separator; and fixing the separator covering the first layer of the first electrode member; turning the first electrode member and the separator while fixing the separator covering the first layer of the first electrode member to direct the separator toward the second electrode member; and directing the separator toward the second electrode member.
- the separator and the second electrode member are superimposed to form the first current collector, the first layer, the separator, the second layer, and the second current collector.
- fixing the separator includes fixing an outer edge portion of the separator outside the outer peripheral surface of the first layer of the first electrode member.
- fixing the separator includes fixing the outer edge of the separator at two or more fixing locations.
- the center of the first electrode member coincides with the center of the two or more fixing locations in plan view.
- ⁇ 5> The method for manufacturing a battery according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein fixing the separator includes adsorbing an outer edge of the separator to a suction device.
- fixing the separator includes pressing an outer edge of the separator with a fixture.
- the distance L between the outer peripheral surface of the first layer of the first electrode member and the fixing tool and the thickness H of the first layer of the first electrode member are such that L>( The method for manufacturing a battery according to ⁇ 6>, which satisfies the relationship: H/10).
- the amount of deformation of the thickness of the first layer of the first electrode member is 50 minutes of the thickness of the first layer of the first electrode member immediately before fixing the separator.
- the temperature in the process from preparing each of the first electrode member and the second electrode member to overlapping the separator and the second electrode member is 20° C. or less, ⁇ 1> to The method for manufacturing a battery according to any one of ⁇ 8>.
- ⁇ 10> The thickness of the first layer of the first electrode member immediately before being stacked on the second electrode member versus the thickness of the first layer of the first electrode member after being stacked on the second electrode member.
- ⁇ 11> The method for manufacturing a battery according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the first electrode member is a positive electrode member and the second electrode member is a negative electrode member.
- ⁇ 12> The method for manufacturing a battery according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the first electrode member is a negative electrode member and the second electrode member is a positive electrode member.
- a battery manufacturing method that prevents collapse of an active material-containing layer during the battery manufacturing process.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a method for manufacturing a battery according to an embodiment.
- FIG. 2 is a schematic diagram of a separator fixed using a suction device in a battery manufacturing method according to an embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram of a separator fixed using a fixture in a battery manufacturing method according to an embodiment.
- FIG. 4 is a schematic diagram of a turning step and a stacking step in a method of manufacturing a battery according to an embodiment.
- a numerical range expressed using " ⁇ " means a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as the lower limit and upper limit.
- the upper limit stated in one numerical range may be replaced with the upper limit of another numerical range described step by step, and the upper limit described in a certain numerical range
- the lower limit value given may be replaced by a lower limit value of a numerical range in other stepwise descriptions.
- the upper limit or lower limit described in a certain numerical range may be replaced with the value shown in the Examples.
- step includes not only independent steps but also steps that cannot be clearly distinguished from other steps if the intended purpose is achieved.
- the amount of each component in the composition means the total amount of the substances corresponding to each component.
- mass % and weight % have the same meaning, and “mass parts” and “weight parts” have the same meaning.
- ordinal numbers for example, “first” and “second” are terms used to distinguish elements, and do not limit the number of elements or the superiority of the elements.
- a method for manufacturing a battery includes the following (1) to (6).
- (1) Preparing a first electrode member including a first current collector and a first layer containing a first active material (hereinafter sometimes referred to as "first preparation step”).
- (2) Preparing a second electrode member including a second current collector and a second layer containing a second active material (hereinafter sometimes referred to as “second preparation step”).
- (3) Covering the first layer of the first electrode member with a separator hereinafter sometimes referred to as "covering step”.
- Fixing step (4) Fixing the separator covering the first layer of the first electrode member (hereinafter sometimes referred to as “fixing step”). (5) Turning the first electrode member and the separator while fixing the separator covering the first layer of the first electrode member to direct the separator toward the second electrode member (hereinafter sometimes referred to as “turning step”). . (6) Overlap the separator facing the second electrode member and the second electrode member to form the first current collector, the first layer, the separator, the second layer, and the second current collector. , in this order (hereinafter sometimes referred to as a "stacking process").
- a battery manufacturing method that prevents the active material-containing layer from collapsing during the battery manufacturing process.
- the reason why the above method can prevent the active material-containing layer from collapsing is presumed as follows.
- the first layer including the first active material is covered with a separator, and the separator covering the first layer is turned while being fixed, and then the first layer is turned.
- a structure including a current collector, a first layer, a separator, a second layer, and a second current collector in this order is formed. Since the first layer is protected by the separator as described above, it is possible to prevent the first layer from collapsing due to manufacturing conditions such as position, thickness, and material.
- one embodiment of the present disclosure provides a battery manufacturing method that prevents collapse of an active material-containing layer during the battery manufacturing process.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a method for manufacturing a battery according to an embodiment.
- the method for manufacturing a battery according to the present disclosure is not limited to the embodiment shown in FIG. 1.
- FIG. 1(a) shows the first preparation step and the second preparation step.
- each of the first electrode member 30 and the second electrode member 60 is prepared.
- the first electrode member 30 includes a first current collector 10 and a first layer 20 containing a first active material in this order.
- the second electrode member 60 includes a second current collector 40 and a second layer 50 containing a second active material in this order.
- FIG. 1(b) shows the covering step and fixing step.
- the first layer 20 of the first electrode member 30 is covered with a separator 70, and the separator 70 covering the first layer 20 of the first electrode member 30 is fixed. Fixing the separator 70 maintains the state of the separator 70 covering the first layer 20 of the first electrode member 30 and prevents the first layer 20 from collapsing.
- the outer edge of the separator 70 is fixed outside the outer peripheral surface of the first layer 20 of the first electrode member 30.
- Figure 1(c) shows the turning process.
- the separator 70 is replaced by the second electrode member 60. directed towards. Separator 70 faces second layer 50 of second electrode member 60 .
- the separator 70 remains in a state covering the first layer 20 of the first electrode member 30 without separating from the first electrode member 30, so that the first layer 20 is prevented from collapsing. For example, even if the first layer 20 is oriented in the direction of gravity during the turning process, the separator 70 prevents the first layer 20 from collapsing.
- Figure 1(d) shows the stacking process.
- FIG. 1D by overlapping the separator 70 facing the second electrode member 60 and the second electrode member 60, the first electrode member 30, the separator 70, and the second electrode member A structure including 60 and 60 in this order is formed.
- the first current collector 10 the first layer 20 containing the first active material, the separator 70, the second layer 50 containing the second active material, and the second current collector 40 are In turn, a structure is formed.
- the first preparation step is to prepare a first electrode member including a first current collector and a first layer containing a first active material.
- the first current collector may be selected from known current collectors used in battery manufacturing. Examples of the first current collector include a positive electrode current collector and a negative electrode current collector.
- the positive electrode current collector examples include aluminum, aluminum alloy, stainless steel, nickel, and titanium.
- the positive electrode current collector is preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
- the structure of the positive electrode current collector may be a single layer structure or a multilayer structure. It is also preferred that the positive electrode current collector is aluminum or stainless steel with a coating layer. Preferably, the coating layer contains carbon, nickel, titanium, or silver.
- the negative electrode current collector examples include aluminum, copper, copper alloy, stainless steel, nickel, and titanium.
- the negative electrode current collector is preferably made of aluminum, copper, a copper alloy, or stainless steel, and more preferably copper or a copper alloy.
- the structure of the negative electrode current collector may be a single layer structure or a multilayer structure. It is also preferred that the negative electrode current collector is aluminum, copper, copper alloy or stainless steel with a coating layer. Preferably, the coating layer contains carbon, nickel, titanium, or silver.
- the first active material may be selected from known active materials used in battery manufacturing. Examples of the first active material include a positive electrode active material and a negative electrode active material.
- Examples of the positive electrode active material include lithium-containing compounds.
- Examples of lithium-containing compounds include lithium-containing metal oxides.
- Examples of lithium-containing metal oxides include lithium-containing transition metal oxides.
- Examples of lithium-containing metal oxides include lithium-containing transition metal phosphates. Examples of transition metals include Co, Ni, Fe, Mn, Cu, and V.
- Examples of the positive electrode active material include a compound represented by LiMO2 .
- M includes at least a transition element belonging to the fourth period. M may include non-transition elements (eg, Al, Ca, Mg, and Zr).
- Examples of LiMO2 include LiCoO2 , Mg-doped LiCoO2 , LiNiO2 , Li(Ni,Co,Al) O2 (known as "NCA”) and Li(Ni,Mn,Co)O. 2 (known as “NMC”).
- Examples of the positive electrode active material include LiMn 2 O 4 .
- Examples of the positive electrode active material include a compound represented by LiMPO4 .
- M includes at least one selected from the group consisting of Mn, Fe, Co, and Ni.
- Examples of the positive electrode active material include a compound represented by (Li 1-x Z x )MPO 4 .
- M includes at least one selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni.
- Z includes at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, Nb, Al, and Mg.
- x is 0.005 to 0.05.
- positive electrode active materials include partially fluorinated compounds such as LiVPO 4 F.
- Examples of the positive electrode active material include fluorocarbon.
- Examples of the positive electrode active material include metal fluoride compounds.
- Examples of the metal fluoride compound include a metal fluoride compound represented by MF2 and a metal fluoride compound represented by MF3 .
- M includes Fe, Bi, Ni, Co, Ti or V.
- Examples of the positive electrode active material include vanadium oxide.
- negative electrode active materials include lithium metal, carbon, lithium interlayer carbon, lithium nitride, lithium alloy, silicon, bismuth, boron, gallium, indium, zinc, tin, tin oxide, antimony, aluminum, titanium oxide, molybdenum, and germanium. , manganese, niobium, vanadium, tantalum, gold, platinum, iron, copper, chromium, nickel, cobalt, zirconium, yttrium, molybdenum oxide, germanium oxide, silicon oxide and silicon carbide.
- the first layer may further contain other components.
- the first layer may include a carbonaceous material.
- the carbonaceous material include graphite, carbon powder, pyrolytic carbon, carbon black, carbon fiber, carbon microfiber, carbon nanotube, fullerene, and graphene sheet. Carbonaceous materials may be used as electrically conductive materials.
- the first layer may include an electrolyte. Examples of the electrolyte include lithium salt compounds. Examples of the lithium salt compound include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ).
- the first layer may contain a solvent. Examples of the solvent include organic solvents. Examples of the solvent include carbonate compounds. Examples of the carbonate compound include chain carbonate compounds and cyclic carbonate compounds. Examples of chain carbonate compounds include ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate. Examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate and propylene carbonate.
- Examples of the first electrode member include a positive electrode member and a negative electrode member.
- the type of the first electrode member may be determined in consideration of the type of the second electrode member.
- the first electrode member may be a positive electrode member, and the second electrode member may be a negative electrode member.
- the first electrode member may be a negative electrode member, and the second electrode member may be a positive electrode member.
- a method for manufacturing a first electrode member includes forming a first layer containing a first active material on a first current collector.
- the first layer containing the first active material is formed by supplying a first composition containing the first active material onto the first current collector.
- the first composition is manufactured by mixing the first active material and optionally other components.
- the raw materials of the first composition may be mixed using a mixing device.
- the mixing device may be selected from known mixing devices. Examples of mixing devices include ball mills, bead mills, planetary mixers, blade mixers, roll mills, kneaders, and disc mills.
- the first composition may be supplied using a supply device.
- the feeding device may be selected from known feeding devices. Examples of the feeding device include a screw feeder, a disk feeder, a rotary feeder, and a belt feeder.
- the second preparation step is to prepare a second electrode member including a second current collector and a second layer containing a second active material.
- the second preparation step may be performed before the first preparation step.
- the second preparation step may be performed after the first preparation step.
- the second preparation step may be performed simultaneously with the first preparation step.
- the second current collector may be selected from known current collectors used in battery manufacturing. Examples of the second current collector include the current collectors described in the above "first preparation step” section.
- the second active material may be selected from known active materials used in battery manufacturing. Examples of the second active material include the active materials described in the "first preparation step" section above.
- the second layer may further contain other components.
- Other components include, for example, the other components described in the "first preparation step" section above.
- Examples of the second electrode member include a positive electrode member and a negative electrode member.
- the type of the second electrode member may be determined in consideration of the type of the first electrode member.
- the first electrode member may be a positive electrode member, and the second electrode member may be a negative electrode member.
- the first electrode member may be a negative electrode member, and the second electrode member may be a positive electrode member.
- the method of manufacturing the second electrode member is not limited as long as the desired second electrode member can be obtained.
- the second electrode member is manufactured by a method similar to the method for manufacturing the first electrode member described above.
- the covering step is to cover the first layer of the first electrode member with a separator.
- the separator may be selected from known separators used in battery manufacturing. Examples of the separator include solid or gel ion conductors. Examples of the separator include microporous membranes and nonwoven fabrics. Examples of microporous membranes include microporous polyolefin membranes. Examples of polyolefins include polyethylene and polypropylene. The microporous membrane may be a microporous membrane containing a liquid electrolyte.
- the structure of the separator may be a single layer structure or a multilayer structure. The separator may include a polyethylene layer, a polypropylene layer, and a polyethylene layer in this order. The separator may include a microporous polyolefin membrane and a nonwoven fabric in this order.
- the covering step may include covering the first current collector of the first electrode member in addition to the first layer of the first electrode member.
- the covering step may include covering the first electrode member.
- the fixing step is to fix the separator covering the first layer of the first electrode member.
- fixing the separator covering the first layer of the first electrode member means maintaining the state of the separator covering the first layer of the first electrode member.
- fixing the separator includes permanently fixing the separator and temporarily fixing the separator.
- the fixing location may be determined in consideration of the dimensions of the first current collector, the material of the first layer, the dimensions of the first layer, and the dimensions of the separator.
- the fixing step includes fixing the outer edge of the separator outside the outer peripheral surface of the first layer of the first electrode member.
- the fixing step includes fixing the outer edge of the separator outside the outer peripheral surface of the first electrode member. The method described above can minimize the force applied to the ends of the first layer, thereby preventing or reducing collapse and deformation of the first layer.
- the number of fixing locations may be determined in consideration of the dimensions of the first current collector, the material of the first layer, the dimensions of the first layer, and the dimensions of the separator.
- the fixing step includes fixing the separator at two or more fixing locations.
- the fixing step includes fixing the outer edge of the separator at two or more fixing locations. The method described above can improve fixation of the separator and prevent or reduce collapse of the first layer. It is preferable that the number of fixing locations is four or more.
- the distance between the center of the first electrode member and the center of the two or more fixing locations is preferably adjusted to the following range in plan view.
- the length of the first electrode member in the short direction of the first electrode member is D
- the distance between the center of the first electrode member and the centers of two or more fixing locations is 0 mm in plan view.
- ⁇ D/3mm is preferable
- 0mm ⁇ D/5mm is more preferable.
- the center of the first electrode member coincides with the centers of two or more fixing locations.
- the distance between the center of the first electrode member and the centers of the two or more fixing locations is preferably 0 mm in plan view.
- the method described above can prevent or reduce collapse and deformation of the first layer.
- the center of two or more fixed locations means one point that is equidistant from all of the two or more fixed locations.
- the method of fixing the separator is not limited.
- the separator may be fixed by mechanical, physical or chemical methods.
- the separator may be fixed using a suction device.
- an adsorption device can fix the separator by adsorption.
- the separator may be fixed using a fixture.
- the fixture can secure the separator by pressing down on the separator.
- the fixture can fix the separator by pinching the separator.
- the separator may be fixed using a heat sealer.
- a heat sealer can fix the separator by thermocompression bonding.
- the fixing step includes adsorbing the separator to an adsorption device. Furthermore, it is preferable that the fixing step includes adsorbing the outer edge of the separator to an adsorption device.
- the suction device faces the first current collector of the first electrode member.
- the adsorption device faces the first current collector of the first electrode member, the adsorption device, the first electrode member, and the separator are located in this order.
- the position of the adsorption device as described above improves the fixation of the separator.
- the suction device is a vacuum suction device.
- a vacuum suction device is a device that generates negative pressure to suction an object.
- the suction device may have a function of supporting the electrode member.
- the adsorption device may have a function of transporting the electrode member.
- the adsorption device may have a temperature regulating function.
- FIG. 2 is a schematic diagram of a separator fixed using a suction device in a battery manufacturing method according to an embodiment.
- the method using the adsorption device is not limited to the embodiment shown in FIG.
- the suction device 80 suctions the outer edge of the separator 70 outside the outer peripheral surface of the first electrode member 30.
- the fixed location is the contact point between the separator 70 and the adsorption device 80.
- the adsorption device 80 also adsorbs the first electrode member 30 including the first current collector 10 and the first layer 20.
- the fixing step includes holding the separator with a fixture. Furthermore, it is preferable that the fixing step includes pressing the outer edge of the separator with a fixing tool.
- Holding down the separator with the fixture may include sandwiching the separator (preferably the outer edge of the separator) and the first electrode member (preferably the first current collector).
- Holding down the separator with the fixture may include sandwiching the separator (preferably the outer edge of the separator) and a support that supports the first electrode member.
- Holding down the separator with the fixture includes sandwiching the separator (preferably the outer edge of the separator), the first electrode member (preferably the first current collector), and a support that supports the first electrode member. You can stay there.
- fixtures include electric grippers and air grippers.
- the support may have a function of transporting the electrode member.
- the support may have a temperature regulating function.
- Examples of the support include cylindrical articles such as rollers.
- Examples of the support include belt-shaped articles such as belts.
- Examples of the support include plate-shaped articles such as plates.
- the fixture does not contact the outer peripheral surface of the first layer of the first electrode member.
- the fixture is preferably separated from the outer peripheral surface of the first layer of the first electrode member.
- the distance L between the outer peripheral surface of the first layer of the first electrode member and the fixture and the thickness H of the first layer of the first electrode member satisfy the relationship L>(H/10). It is preferable. L and H may satisfy the relationship L>(H/5). L and H may satisfy the relationship L>H.
- the above method can prevent or reduce collapse and deformation of the first layer of the first electrode member.
- the distance between the outer peripheral surface of the first layer and the fixture means the shortest distance between the outer peripheral surface of the first layer and the surface of the fixture.
- the distance L between the outer circumferential surface of the first layer and the fixtures is expressed by the arithmetic mean of the shortest distances described above measured for each fixture.
- the "thickness of the first layer” is represented by the arithmetic mean of the thicknesses measured at nine locations.
- FIG. 3 is a schematic diagram of a separator fixed using a fixture in a battery manufacturing method according to an embodiment.
- the method of using the fixture is not limited to the embodiment shown in FIG. 3.
- the fixture 90 presses the outer edge of the separator 70 on the outer side of the outer peripheral surface of the first layer 20 of the first electrode member 30 .
- L indicates the distance between the outer peripheral surface of the first layer 20 of the first electrode member 30 and the fixture 90.
- H indicates the thickness of the first layer 20 of the first electrode member 30.
- the amount of deformation in the thickness of the first layer of the first electrode member is preferably small.
- the amount of deformation in the thickness of the first layer of the first electrode member is preferably 1/40 or less of the thickness of the first layer of the first electrode member immediately before fixing the separator.
- the amount of deformation in the thickness of the first layer of the first electrode member is preferably 1/50 or less of the thickness of the first layer of the first electrode member immediately before fixing the separator.
- the above method can prevent deterioration of battery performance and short circuit.
- the amount of deformation of the thickness of the first layer of the first electrode member in the fixing step is calculated by the following formula. Note that "
- " indicates an absolute value. Formula: Deformation amount
- the turning step is to turn the first electrode member and the separator while keeping the separator covering the first layer of the first electrode member fixed so that the separator faces the second electrode member.
- the separator faces the second electrode member through the turning process.
- the turning step includes orienting the separator to the second layer of the second electrode member.
- the turning of the first electrode member and separator accompanied by fixation of the separator can prevent the active material-containing layer from collapsing. Furthermore, according to the turning step, even if the thickness of the active material-containing layer becomes large, or even if the active material-containing layer becomes brittle due to the influence of the material, the active material-containing layer is unlikely to collapse.
- turning the first electrode member and the separator means changing the position and direction of the first electrode member and the separator.
- the method of changing the position and direction of the first electrode member and the separator is not limited.
- the turning step may include rotating the first electrode member and the separator. That is, the separator may be directed toward the second electrode member by rotating the first electrode member and the separator.
- the turning step may include changing the conveyance direction of the first electrode member and the separator. That is, the separator may be directed toward the second electrode member by changing the transport direction of the first electrode member and the separator.
- the conveyance direction may be changed using a known conveyance device. Examples of devices that can change the conveyance direction include rollers and conveyors. For example, the roller can change the conveyance direction by conveying the first electrode member and the separator along the outer peripheral surface of the roller.
- the stacking step includes stacking the separator facing the second electrode member and the second electrode member to form the first current collector, the first layer, the separator, the second layer, and the second current collector. and, in this order, to form a structure.
- the method of overlapping the separator and the second electrode member is not limited.
- the separator may be close to the second electrode member.
- the second electrode member may be close to the separator.
- the separator and the second electrode member may be close to each other.
- the separator facing the second electrode member remains covering the first layer of the first electrode member
- the separator facing the second electrode member remains covering the first layer of the first electrode member.
- the fixation of the separators may be released after the stacking process.
- the fixation of the separators may be released simultaneously with the completion of the stacking process.
- fixation of the separator for the purpose of permanent fixation may not be released.
- the stacking step may include pressurizing the first electrode member, the separator, and the second electrode member when stacking the separator and the second electrode member.
- the above method can improve the adhesion between the components.
- the ratio of the thickness of the first layer of the first electrode member after being superimposed on the second electrode member to the thickness of the first layer of the first electrode member immediately before being superimposed on the second electrode member is: It is preferably from 0.8 to 1, more preferably from 0.9 to 1, even more preferably from 0.95 to 1. The closer the above ratio is to 1, that is, the smaller the amount of deformation of the thickness of the first layer of the first electrode member in the stacking process, the more the deterioration of battery performance and short circuit are prevented.
- the thickness of the first layer of the first electrode member immediately before being stacked on the second electrode member means the thickness of the first layer of the first electrode member immediately before the stacking step.
- thickness of the first layer of the first electrode member after being stacked on the second electrode member refers to the thickness of the first layer of the first electrode member at the time when the stacking process is completed. means.
- the ratio of the thickness of the second layer of the second electrode member immediately before being stacked on the separator to the thickness of the second layer of the second electrode member after being stacked on the separator is 0.8 to 1. It is preferably 0.9 to 1, more preferably 0.95 to 1. The closer the above ratio is to 1, that is, the smaller the amount of deformation of the thickness of the second layer of the second electrode member in the stacking process, the more the deterioration of battery performance and short circuit are prevented.
- "thickness of the second layer of the second electrode member immediately before being stacked on the separator” means the thickness of the second layer of the second electrode member immediately before the stacking step.
- the thickness of the second layer of the second electrode member after being stacked on the separator means the thickness of the second layer of the second electrode member at the time when the stacking process is completed.
- the "thickness of the second layer” is represented by the arithmetic mean of the thicknesses measured at nine locations.
- the stacking step may be performed simultaneously with the end of the turning step. That is, the structure may be formed by overlapping the separator and the second electrode member at the same time that the separator faces the second electrode member through the turning process.
- FIG. 4 is a schematic diagram of a turning step and a stacking step in a method of manufacturing a battery according to an embodiment.
- roller 100 turns first electrode member 30 and separator 70 to direct separator 70 toward second electrode member 60 .
- the separator 70 faces the second electrode member 60 by the turning process, the separator 70 is stacked on the second electrode member 60 .
- the first current collector 10 the first layer 20 containing the first active material, the separator 70, the second layer 50 containing the second active material, and the second current collector 40 are formed in this order.
- a structure containing is formed.
- the battery manufacturing method may further include other steps. Other steps may be selected from steps applied to known battery manufacturing methods.
- the temperature during the process from preparing each of the first electrode member and the second electrode member to overlapping the separator and the second electrode member is preferably 25°C or less, more preferably 20°C or less.
- the temperature is preferably 15°C or lower, and more preferably 15°C or lower.
- the temperature is preferably 10°C or lower, more preferably 5°C or lower.
- the above method can prevent or reduce volatilization of the components contained in the first layer of the first electrode member and the second layer of the second electrode member, and can prevent a decrease in battery capacity.
- the lower limit of the temperature specified in the above method may be 0°C, 5°C, 10°C or 15°C.
- the temperature defined in the above method may be room temperature. That is, the room temperature may be set within the above range.
- the room temperature can be controlled directly or indirectly by controlling the temperature of the first layer of the first electrode member and the temperature of the second layer of the second electrode member.
- the temperature defined in the above method may be the temperature of the support that supports the first electrode member.
- the temperature of the support supporting the first electrode member can directly or indirectly control the temperature of the first layer of the first electrode member.
- the temperature defined in the above method may be the temperature of the support that supports the second electrode member.
- the temperature of the support supporting the second electrode member can be directly or indirectly controlled by the second layer of the second electrode member.
- Examples of the support include the supports described in the "fixing step” section above.
- the support for supporting the first electrode member may be the adsorption device described in the above section of "fixing step".
- the process from preparing each of the first electrode member and the second electrode member to overlapping the separator and the second electrode member includes the first preparation step, the second preparation step, the covering step, the fixing step, and the turning step. process and stacking process.
- the temperature in at least one step may be set within the above range.
- the temperature in the first preparation step may be set within the above range.
- the temperature in the second preparation step may be set within the above range.
- the temperature in the coating step may be set within the above range.
- the temperature in the fixing step may be set within the above range.
- the temperature in the turning step may be set within the above range.
- the temperature in the stacking process may be set within the above range.
- the method for manufacturing a battery may include pressurizing the structure obtained by the stacking step.
- the above method can improve the adhesion between the components.
- the temperature in the process of pressurizing the structure may be set within a preferable temperature range in each of the steps described above.
- the battery manufacturing method of the present disclosure is applied to various battery manufacturing methods using a current collector, an active material, and a separator.
- Preferred applications of the battery manufactured by the battery manufacturing method of the present disclosure include, for example, lithium ion secondary batteries.
- a first composition was prepared according to the following procedure at room temperature of 25°C.
- Electrolyte solution did.
- a conductive additive (2 g of Ketjen Black) and a positive electrode active material (174 g of lithium iron phosphate) as the first active material are mixed using a mixing device (“Awatori Rentaro” manufactured by Thinky Co., Ltd.). The mixture was stirred at 1500 rpm (revolutions per minute) for 30 seconds to prepare a kneaded product Y (176 g).
- Add electrolytic solution I got it.
- the volume ratio of the solid component to the liquid component in the first composition was 48:52.
- a carbon-coated aluminum foil (thickness: 20 ⁇ m, Ra: 0.5 ⁇ m) was prepared as a first current collector (specifically, a positive electrode current collector).
- Ra represents the arithmetic mean roughness of the surface of the first current collector (specifically, the carbon layer covering the aluminum foil).
- the first current collector was placed on a cooling plate adjusted to 5°C.
- the first composition was supplied onto the first current collector cooled by the cooling plate to form a first electrode member including the first current collector and a first layer containing the first active material. Table 1 shows the dimensions of each component of the first electrode member.
- a second composition was prepared according to the following procedure at room temperature of 25°C.
- Electrolyte solution X was prepared according to the method described above.
- the conductive additive (carbon black) and the negative electrode active material (graphite) as the second active material were weighed at a mass ratio of 2.7:63.4 so that the total amount was 159 g.
- the conductive additive and the negative electrode active material were stirred at 900 rpm for 18 seconds using a mixing device ("Awatori Rentaro" manufactured by Thinky Co., Ltd.) to prepare a kneaded material Z (159 g).
- Add electrolytic solution I got it.
- the volume ratio of solid component to liquid component in the second composition was 52:48.
- a copper foil (thickness: 10 ⁇ m, Ra: 0.55 ⁇ m) was prepared as a second current collector (specifically, a negative electrode current collector).
- Ra represents the arithmetic mean roughness of the surface of the second current collector.
- a second current collector was placed on a cooling plate adjusted to 5°C. The second composition was supplied onto the second current collector cooled by the cooling plate to form a second electrode member including the second current collector and a second layer containing the second active material. Table 1 shows the dimensions of each component of the second electrode member.
- each fixture is a motorized gripper.
- the four fixtures include two sets of two fixtures facing each other in the vertical direction of the first current collector, and each fixture extends along the outer edge of the separator along the horizontal direction of the first current collector. Fixed.
- the width of each fixture fixing the outer edge of the separator is 15 mm.
- the distance between two fixtures facing each other in the longitudinal direction of the first current collector is 212 mm.
- the distance from the center of one fixture to the center of the other fixture is 146 mm.
- the center of the first electrode member coincides with the centers of the four fixing locations.
- the obtained structure includes a first current collector, a first layer, a separator, a second layer, and a second current collector in this order.
- Examples 2-3> The presence or absence of collapse was evaluated by the same method as in Example 1, except that the dimensions of the electrode member were changed according to the description in Table 1. The evaluation results are shown in Table 1.
- Example 4 The presence or absence of collapse was evaluated using the same method as in Example 1, except that the separator was fixed by adsorbing the outer edge of the separator to a suction device instead of using a fixture. The evaluation results are shown in Table 1. Note that, in plan view, the suction device continuously suctions the outer edge of the separator outside the outer circumferential surface of the first layer along the lateral direction of the first current collector.
- the suction device is a vacuum suction device.
- Deformation rate ⁇ ([Thickness of the first layer before the stacking process] - [Thickness of the first layer after the stacking process])/[Thickness of the first layer before the stacking process] ⁇ x 100
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Abstract
本発明の一実施形態は、第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を準備することと、第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を準備することと、上記第１電極部材の上記第１層をセパレータで覆うことと、上記第１電極部材の上記第１層を覆う上記セパレータを固定することと、上記第１電極部材の上記第１層を覆う上記セパレータを固定したまま上記第１電極部材及び上記セパレータを転向させて上記セパレータを上記第２電極部材に向けることと、上記第２電極部材に向けられた上記セパレータと、上記第２電極部材とを重ね合わせて、上記第１集電体と、上記第１層と、上記セパレータと、上記第２層と、上記第２集電体と、をこの順に含む構造体を形成することと、を含む電池の製造方法である。
Description
本開示は、電池の製造方法に関する。
例えばリチウムイオン電池は、正極と、負極と、正極及び負極の間にセパレータと、を含む多層構造を有する。電池の大容量化の観点において、複数の構成要素を重ねることによって製造されるラミネート型電池が注目されている。
例えば、下記特許文献１は、電池積層体の製造方法を開示している。下記特許文献１に開示された電池積層体の製造方法は、正極シート、セパレータ及び負極シートを重ねることで、正極シートと負極シートとの間にセパレータを設けている。正極シートは、正極集電体の両面に正極活性材を塗布することによって製造されており、正極活性材は、正極活物質といった成分を含む。負極シートは、負極集電体の両面に負極活性材を塗布することによって製造されており、負極活性材は、負極活物質といった成分を含む。
特許文献１：国際公開第２０１５／１６２７４６号
しかしながら、上記特許文献１のような従来の電池の製造方法、すなわち、集電体の両面に活物質含有層を形成することを含む電池の製造方法によれば、製造条件次第では、正極、セパレータ及び負極を重ねる前又は途中で活物質含有層が崩落する可能性がある。例えば、集電体の両面に形成された活物質含有層の中でも、集電体といった物体に支えられずに重力方向に向けられた活物質含有層は崩落しやすい。さらに、活物質含有層の厚さが大きくなるほど、又は材質の影響によって活物質含有層が脆くなるほど、活物質含有層の崩落が起こりやすくなる。上記のような事情から、電池の製造方法において、活物質含有層の崩落を防止しつつ、正極－セパレータ－負極の構造を形成する方法が求められる。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、電池の製造過程における活物質含有層の崩落を防止する電池の製造方法を提供することである。
本開示は、以下の態様を含む。
＜１＞ 第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を準備することと、第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を準備することと、上記第１電極部材の上記第１層をセパレータで覆うことと、上記第１電極部材の上記第１層を覆う上記セパレータを固定することと、上記第１電極部材の上記第１層を覆う上記セパレータを固定したまま上記第１電極部材及び上記セパレータを転向させて上記セパレータを上記第２電極部材に向けることと、上記第２電極部材に向けられた上記セパレータと、上記第２電極部材とを重ね合わせて、上記第１集電体と、上記第１層と、上記セパレータと、上記第２層と、上記第２集電体と、をこの順に含む構造体を形成することと、を含む電池の製造方法。
＜２＞ 上記セパレータの固定が、上記第１電極部材の上記第１層の外周面よりも外側で上記セパレータの外縁部を固定することを含む、＜１＞に記載の電池の製造方法。
＜３＞ 上記セパレータの固定が、上記セパレータの外縁部を２つ以上の固定箇所で固定することを含む、＜１＞又は＜２＞に記載の電池の製造方法。
＜４＞ 平面視において、上記第１電極部材の中心が、上記２つ以上の固定箇所の中心と一致する、＜３＞に記載の電池の製造方法。
＜５＞ 上記セパレータの固定が、上記セパレータの外縁部を吸着装置に吸着させることを含む、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜６＞ 上記セパレータの固定が、上記セパレータの外縁部を固定具で押さえることを含む、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜７＞ 上記セパレータの固定において、上記第１電極部材の上記第１層の外周面と上記固定具との間隔Ｌ及び上記第１電極部材の上記第１層の厚さＨが、Ｌ＞（Ｈ／１０）の関係を満たす、＜６＞に記載の電池の製造方法。
＜８＞ 上記セパレータの固定において、上記第１電極部材の上記第１層の厚さの変形量が、上記セパレータを固定する直前の上記第１電極部材の上記第１層の厚さの５０分の１以下である、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜９＞ 上記第１電極部材及び上記第２電極部材の各々を準備することから上記セパレータ及び上記第２電極部材を重ね合わせることまでの過程における温度が、２０℃以下である、＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜１０＞ 上記第２電極部材の上に重ねられる直前の上記第１電極部材の上記第１層の厚さに対する上記第２電極部材の上に重ねられた後の上記第１電極部材の上記第１層の厚さの比が、０．９～１である、＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜１１＞ 上記第１電極部材が、正極部材であり、上記第２電極部材が、負極部材である、＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜１２＞ 上記第１電極部材が、負極部材であり、上記第２電極部材が、正極部材である、＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜１＞ 第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を準備することと、第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を準備することと、上記第１電極部材の上記第１層をセパレータで覆うことと、上記第１電極部材の上記第１層を覆う上記セパレータを固定することと、上記第１電極部材の上記第１層を覆う上記セパレータを固定したまま上記第１電極部材及び上記セパレータを転向させて上記セパレータを上記第２電極部材に向けることと、上記第２電極部材に向けられた上記セパレータと、上記第２電極部材とを重ね合わせて、上記第１集電体と、上記第１層と、上記セパレータと、上記第２層と、上記第２集電体と、をこの順に含む構造体を形成することと、を含む電池の製造方法。
＜２＞ 上記セパレータの固定が、上記第１電極部材の上記第１層の外周面よりも外側で上記セパレータの外縁部を固定することを含む、＜１＞に記載の電池の製造方法。
＜３＞ 上記セパレータの固定が、上記セパレータの外縁部を２つ以上の固定箇所で固定することを含む、＜１＞又は＜２＞に記載の電池の製造方法。
＜４＞ 平面視において、上記第１電極部材の中心が、上記２つ以上の固定箇所の中心と一致する、＜３＞に記載の電池の製造方法。
＜５＞ 上記セパレータの固定が、上記セパレータの外縁部を吸着装置に吸着させることを含む、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜６＞ 上記セパレータの固定が、上記セパレータの外縁部を固定具で押さえることを含む、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜７＞ 上記セパレータの固定において、上記第１電極部材の上記第１層の外周面と上記固定具との間隔Ｌ及び上記第１電極部材の上記第１層の厚さＨが、Ｌ＞（Ｈ／１０）の関係を満たす、＜６＞に記載の電池の製造方法。
＜８＞ 上記セパレータの固定において、上記第１電極部材の上記第１層の厚さの変形量が、上記セパレータを固定する直前の上記第１電極部材の上記第１層の厚さの５０分の１以下である、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜９＞ 上記第１電極部材及び上記第２電極部材の各々を準備することから上記セパレータ及び上記第２電極部材を重ね合わせることまでの過程における温度が、２０℃以下である、＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜１０＞ 上記第２電極部材の上に重ねられる直前の上記第１電極部材の上記第１層の厚さに対する上記第２電極部材の上に重ねられた後の上記第１電極部材の上記第１層の厚さの比が、０．９～１である、＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜１１＞ 上記第１電極部材が、正極部材であり、上記第２電極部材が、負極部材である、＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
＜１２＞ 上記第１電極部材が、負極部材であり、上記第２電極部材が、正極部材である、＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
本開示の一実施形態によれば、電池の製造過程における活物質含有層の崩落を防止する電池の製造方法が提供される。
以下、本開示の実施形態について説明する。本開示は、以下の実施形態に何ら制限されず、本開示の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。本開示の実施形態について図面を参照して説明する場合、図面において重複する構成要素、及び符号については、説明を省略することがある。図面において同一の符号を用いて示す構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。図面における寸法の比率は、必ずしも実際の寸法の比率を表すものではない。
本開示において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えられてもよく、ある数値範囲で記載された下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えられてもよい。本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えられてもよい。
本開示において、「工程」との用語は、独立した工程だけでなく、所期の目的が達成される場合には他の工程と明確に区別できない工程も包含する。
本開示において、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中の各成分の量は、各成分に該当する物質の合計量を意味する。
本開示において、「質量％」と「重量％」とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、序数詞（例えば、「第１」及び「第２」）は、要素を区別するために使用される用語であり、要素の数及び要素の優劣を制限するものではない。
＜電池の製造方法＞
以下、本開示に係る電池の製造方法について説明する。本開示の一実施形態において、電池の製造方法は以下の（１）～（６）を含む。
（１）第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を準備すること（以下、「第１準備工程」という場合がある。）。
（２）第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を準備すること（以下、「第２準備工程」という場合がある。）。
（３）第１電極部材の第１層をセパレータで覆うこと（以下、「被覆工程」という場合がある。）。
（４）第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定すること（以下、「固定工程」という場合がある。）。
（５）第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定したまま第１電極部材及びセパレータを転向させてセパレータを第２電極部材に向けること（以下、「転向工程」という場合がある。）。
（６）第２電極部材に向けられたセパレータと、第２電極部材とを重ね合わせて、第１集電体と、第１層と、セパレータと、第２層と、第２集電体と、をこの順に含む構造体を形成すること（以下、「積み重ね工程」という場合がある。）。
以下、本開示に係る電池の製造方法について説明する。本開示の一実施形態において、電池の製造方法は以下の（１）～（６）を含む。
（１）第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を準備すること（以下、「第１準備工程」という場合がある。）。
（２）第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を準備すること（以下、「第２準備工程」という場合がある。）。
（３）第１電極部材の第１層をセパレータで覆うこと（以下、「被覆工程」という場合がある。）。
（４）第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定すること（以下、「固定工程」という場合がある。）。
（５）第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定したまま第１電極部材及びセパレータを転向させてセパレータを第２電極部材に向けること（以下、「転向工程」という場合がある。）。
（６）第２電極部材に向けられたセパレータと、第２電極部材とを重ね合わせて、第１集電体と、第１層と、セパレータと、第２層と、第２集電体と、をこの順に含む構造体を形成すること（以下、「積み重ね工程」という場合がある。）。
上記のような実施形態によれば、電池の製造過程における活物質含有層の崩落を防止する電池の製造方法が提供される。上記のような方法が活物質含有層の崩落を防止できる理由は、次のように推定される。本開示の一実施形態に係る電池の製造方法では、第１活物質を含む第１層がセパレータで覆われており、かつ、第１層を覆うセパレータを固定したままの転向を経て、第１集電体と、第１層と、セパレータと、第２層と、第２集電体と、をこの順に含む構造体が形成される。上記のようにセパレータによって第１層が保護されているため、位置、厚さ及び材質といった製造条件に起因する第１層の崩落を防止することが可能となる。特に、転向工程における第１層の崩落が防止される。転向工程における第１層の崩落が防止されると、崩落した第１層が第２層に接触することに起因する第２層の崩落も防止される。さらに、セパレータによって第１層が保護されているため、第２層の崩落が起こりにくい安定な状態で、第１電極部材、セパレータ及び第２電極部材を積み重ねることが可能となる。例えば、第２集電体によって支えられた安定な状態の第２層の上に、セパレータ及び第１電極部材を積み重ねることが可能となる。したがって、本開示の一実施形態によれば、電池の製造過程における活物質含有層の崩落を防止する電池の製造方法が提供される。
各工程の具体的な説明の前に、図１を参照して電池の製造方法の一例を説明する。図１は、ある実施形態に係る電池の製造方法の概略図である。ただし、本開示に係る電池の製造方法は、図１に示される実施形態に制限されない。
図１（ａ）は、第１準備工程及び第２準備工程を示す。図１（ａ）に示されるように、第１電極部材３０及び第２電極部材６０の各々が準備される。第１電極部材３０は、第１集電体１０と、第１活物質を含む第１層２０と、をこの順に含む。第２電極部材６０は、第２集電体４０と、第２活物質を含む第２層５０と、をこの順に含む。
図１（ｂ）は、被覆工程及び固定工程を示す。図１（ｂ）に示されるように、第１電極部材３０の第１層２０がセパレータ７０で覆われ、そして、第１電極部材３０の第１層２０を覆うセパレータ７０が固定される。セパレータ７０の固定は、第１電極部材３０の第１層２０を覆うセパレータ７０の状態を保ち、第１層２０の崩落を防止する。図１（ｂ）における固定箇所の詳細について、第１電極部材３０の第１層２０の外周面よりも外側でセパレータ７０の外縁部が固定されている。
図１（ｃ）は、転向工程を示す。図１（ｃ）に示されるように、第１電極部材３０の第１層２０を覆うセパレータ７０を固定したまま第１電極部材３０及びセパレータ７０を転向させることによってセパレータ７０が第２電極部材６０に向けられる。セパレータ７０は、第２電極部材６０の第２層５０に対向する。転向工程では、第１電極部材３０から離れず第１電極部材３０の第１層２０を覆うセパレータ７０の状態が保たれているため、第１層２０の崩落が防止される。例えば、転向工程において第１層２０が重力方向に向けられても、セパレータ７０によって第１層２０の崩落が防止される。
図１（ｄ）は、積み重ね工程を示す。図１（ｄ）に示されるように、第２電極部材６０に向けられたセパレータ７０と、第２電極部材６０との重ね合わせによって、第１電極部材３０と、セパレータ７０と、第２電極部材６０と、をこの順に含む構造体が形成される。具体的に、第１集電体１０と、第１活物質を含む第１層２０と、セパレータ７０と、第２活物質を含む第２層５０と、第２集電体４０と、をこの順に含む構造体が形成される。
［第１準備工程］
第１準備工程は、第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を準備することである。
第１準備工程は、第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を準備することである。
第１集電体は、電池の製造に使用される公知の集電体から選択されてもよい。第１集電体としては、例えば、正極集電体及び負極集電体が挙げられる。
正極集電体としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンが挙げられる。正極集電体は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。正極集電体の構造は、単層構造又は多層構造であってもよい。正極集電体は、被覆層を有する、アルミニウム又はステンレス鋼であることも好ましい。被覆層は、炭素、ニッケル、チタン又は銀を含むことが好ましい。
負極集電体としては、例えば、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンが挙げられる。負極集電体は、アルミニウム、銅、銅合金又はステンレス鋼であることが好ましく、銅又は銅合金であることがより好ましい。負極集電体の構造は、単層構造又は多層構造であってもよい。負極集電体は、被覆層を有する、アルミニウム、銅、銅合金又はステンレス鋼であることも好ましい。被覆層は、炭素、ニッケル、チタン、又は銀を含むことが好ましい。
第１活物質は、電池の製造に使用される公知の活物質から選択されてもよい。第１活物質としては、例えば、正極活物質及び負極活物質が挙げられる。
正極活物質としては、例えば、リチウム含有化合物が挙げられる。リチウム含有化合物としては、例えば、リチウム含有金属酸化物が挙げられる。リチウム含有金属酸化物としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。リチウム含有金属酸化物としては、例えば、リチウム含有遷移金属リン酸塩が挙げられる。遷移金属としては、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ及びＶが挙げられる。
正極活物質としては、例えば、ＬｉＭＯ２で表される化合物が挙げられる。Ｍは、少なくとも第４周期に属する遷移元素を含む。Ｍは、非遷移元素（例えば、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ及びＺｒ）を含んでいてもよい。ＬｉＭＯ２としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＭｇがドープされたＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ）Ｏ２（「ＮＣＡ」として知られる。）及びＬｉ（Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ）Ｏ２（「ＮＭＣ」として知られる。）が挙げられる。
正極活物質としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４が挙げられる。
正極活物質としては、例えば、ＬｉＭＰＯ４で表される化合物が挙げられる。Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択される少なくとも１つを含む。
正極活物質としては、例えば、（Ｌｉ１－ｘＺｘ）ＭＰＯ４で表される化合物が挙げられる。Ｍは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択される少なくとも１つを含む。Ｚは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｌ及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１つを含む。ｘは、０．００５～０．０５である。
正極活物質としては、例えば、ＬｉＶＰＯ４Ｆといった部分的にフッ素化された化合物が挙げられる。
正極活物質としては、例えば、フッ化炭素が挙げられる。
正極活物質としては、例えば、フッ化金属化合物が挙げられる。フッ化金属化合物としては、例えば、ＭＦ２で表されるフッ化金属化合物及びＭＦ３で表されるフッ化金属化合物が挙げられる。Ｍは、Ｆｅ、Ｂｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＶを含む。
正極活物質としては、例えば、酸化バナジウムが挙げられる。
負極活物質としては、例えば、リチウム金属、炭素、リチウム層間炭素、窒化リチウム、リチウム合金、ケイ素、ビスマス、ホウ素、ガリウム、インジウム、亜鉛、スズ、酸化スズ、アンチモン、アルミニウム、酸化チタニウム、モリブデン、ゲルマニウム、マンガン、ニオブ、バナジウム、タンタル、金、プラチナ、鉄、銅、クロム、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、イットリウム、酸化モリブデン、酸化ゲルマニウム、酸化ケイ素及び炭化シリコンが挙げられる。
第１層は、他の成分を更に含んでいてもよい。第１層は、炭素質材料を含んでいてもよい。炭素質材料としては、例えば、グラファイト、炭素紛、熱分解炭素、カーボンブラック、カーボンファイバ、カーボンマイクロファイバ、カーボンナノチューブ、フラーレン及びグラフェンシートが挙げられる。炭素質材料は、導電性材料として使用されてもよい。第１層は、電解質を含んでいてもよい。電解質としては、例えば、リチウム塩化合物が挙げられる。リチウム塩化合物としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）が挙げられる。第１層は、溶剤を含んでいてもよい。溶剤としては、例えば、有機溶剤が挙げられる。溶剤としては、例えば、カーボネート化合物が挙げられる。カーボネート化合物としては、例えば、鎖状カーボネート化合物及び環状カーボネート化合物が挙げられる。鎖状カーボネート化合物としては、例えば、炭酸エチルメチル、炭酸ジメチル及び炭酸ジエチルが挙げられる。環状カーボネート化合物としては、例えば、炭酸エチレン及び炭酸プロピレンが挙げられる。
第１電極部材としては、例えば、正極部材及び負極部材が挙げられる。第１電極部材の種類は、第２電極部材の種類を考慮して決定されてもよい。第１電極部材が正極部材であり、第２電極部材が負極部材であってもよい。第１電極部材が負極部材であり、第２電極部材が正極部材であってもよい。
目的の第１電極部材が得られる限り、第１電極部材の製造方法は制限されない。例えば、第１電極部材の製造方法は、第１集電体の上に第１活物質を含む第１層を形成することを含む。例えば、第１活物質を含む第１層は、第１集電体の上に第１活物質を含む第１組成物を供給することによって形成される。例えば、第１組成物は、第１活物質及び必要に応じて他の成分を混合することによって製造される。第１組成物の原材料は、混合装置を用いて混合されてもよい。混合装置は、公知の混合装置から選択されてもよい。混合装置としては、例えば、ボールミル、ビーズミル、プラネタリミキサー、ブレードミキサー、ロールミル、ニーダー及びディスクミルが挙げられる。第１組成物は、供給装置を用いて供給されてもよい。供給装置は、公知の供給装置から選択されてもよい。供給装置としては、例えば、スクリューフィーダー、ディスクフィーダー、ロータリーフィーダー及びベルトフィーダーが挙げられる。
［第２準備工程］
第２準備工程は、第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を準備することである。
第２準備工程は、第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を準備することである。
第２準備工程は、第１準備工程の前に実施されてもよい。第２準備工程は、第１準備工程の後に実施されてもよい。第２準備工程は、第１準備工程と同時に実施されてもよい。
第２集電体は、電池の製造に使用される公知の集電体から選択されてもよい。第２集電体としては、例えば、上記「第１準備工程」の項に記載された集電体が挙げられる。
第２活物質は、電池の製造に使用される公知の活物質から選択されてもよい。第２活物質としては、例えば、上記「第１準備工程」の項に記載された活物質が挙げられる。
第２層は、他の成分を更に含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、上記「第１準備工程」の項に記載された他の成分が挙げられる。
第２電極部材としては、例えば、正極部材及び負極部材が挙げられる。第２電極部材の種類は、第１電極部材の種類を考慮して決定されてもよい。第１電極部材が正極部材であり、第２電極部材が負極部材であってもよい。第１電極部材が負極部材であり、第２電極部材が正極部材であってもよい。
目的の第２電極部材が得られる限り、第２電極部材の製造方法は制限されない。例えば、第２電極部材は、既述の第１電極部材の製造方法に準ずる方法によって製造される。
［被覆工程］
被覆工程は、第１電極部材の第１層をセパレータで覆うことである。
被覆工程は、第１電極部材の第１層をセパレータで覆うことである。
セパレータは、電池の製造に使用される公知のセパレータから選択されてもよい。セパレータとしては、例えば、固体又はゲルのイオン導電体が挙げられる。セパレータとしては、例えば、微多孔膜及び不織布が挙げられる。微多孔膜としては、例えば、ポリオレフィン微多孔膜が挙げられる。ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン及びポリプロピレンが挙げられる。微多孔膜は、液体電解質を含む微多孔膜であってもよい。セパレータの構造は、単層構造又は多層構造であってもよい。セパレータは、ポリエチレン層、ポリプロピレン層及びポリエチレン層をこの順に含むセパレータであってもよい。セパレータは、ポリオレフィン微多孔膜及び不織布をこの順に含むセパレータであってもよい。
被覆工程は、第１電極部材の第１層に加えて、第１電極部材の第１集電体を覆うことを含んでいてもよい。被覆工程は、第１電極部材を覆うことを含んでいてもよい。
［固定工程］
固定工程は、第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定することである。
固定工程は、第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定することである。
本開示において「第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定すること」とは、第１電極部材の第１層を覆うセパレータの状態を保つことを意味する。本開示において「セパレータを固定すること」は、セパレータを永久的に固定すること、及びセパレータを一時的に固定することを包含する。
固定箇所は、第１集電体の寸法、第１層の材質、第１層の寸法及びセパレータの寸法を考慮して決定されてもよい。固定工程は、第１電極部材の第１層の外周面よりも外側でセパレータの外縁部を固定することを含むことが好ましい。さらに、固定工程は、第１電極部材の外周面よりも外側でセパレータの外縁部を固定することを含むことが好ましい。上記のような方法は、特に第１層の端部に加わる力を最小限にし、第１層の崩落及び変形を防止又は低減できる。
固定箇所の数は、第１集電体の寸法、第１層の材質、第１層の寸法及びセパレータの寸法を考慮して決定されてもよい。固定工程は、セパレータを２つ以上の固定箇所で固定することを含むことが好ましい。さらに、固定工程は、セパレータの外縁部を２つ以上の固定箇所で固定することを含むことが好ましい。上記のような方法は、セパレータの固定性を向上させ、第１層の崩落を防止又は低減できる。固定箇所の数は、４つ以上であることが好ましい。
固定箇所の数が２つ以上である場合、平面視において、第１電極部材の中心と、２つ以上の固定箇所の中心との間の距離は、次の範囲に調節されることが好ましい。第１電極部材の短手方向における第１電極部材の長さをＤとした場合、平面視において、第１電極部材の中心と、２つ以上の固定箇所の中心との間の距離は、０ｍｍ～Ｄ／３ｍｍであることが好ましく、０ｍｍ～Ｄ／５ｍｍであることがより好ましい。さらに、平面視において、第１電極部材の中心は、２つ以上の固定箇所の中心と一致することが好ましい。言い換えると、平面視において、第１電極部材の中心と、２つ以上の固定箇所の中心との間の距離は、０ｍｍであることが好ましい。上記のような方法は、第１層の崩落及び変形を防止又は低減できる。本開示において「２つ以上の固定箇所の中心」とは、２つ以上の固定箇所のすべてから等距離にある１点を意味する。
セパレータを固定する方法は、制限されない。セパレータは、機械的方法、物理的方法又は化学的方法によって固定されてもよい。セパレータは、吸着装置を用いて固定されてもよい。例えば、吸着装置は、吸着によってセパレータを固定できる。セパレータは、固定具を用いて固定されてもよい。例えば、固定具は、セパレータを押さえることによってセパレータを固定できる。例えば、固定具は、セパレータを挟むことによってセパレータを固定できる。セパレータは、ヒートシーラーを用いて固定されてもよい。例えば、ヒートシーラーは、熱圧着によってセパレータを固定できる。
固定工程は、セパレータを吸着装置に吸着させることを含むことが好ましい。さらに、固定工程は、セパレータの外縁部を吸着装置に吸着させることを含むことが好ましい。吸着装置の位置に関して、吸着装置は、第１電極部材の第１集電体に面していることが好ましい。吸着装置が第１電極部材の第１集電体に面している場合、吸着装置、第１電極部材及びセパレータがこの順に位置する。上記のような吸着装置の位置は、セパレータの固定性を向上させる。吸着装置は、真空吸着装置であることが好ましい。真空吸着装置は、陰圧を発生させて対象物を吸着する装置である。吸着装置は、電極部材を支える機能を有していてもよい。吸着装置は、電極部材を搬送する機能を有していてもよい。吸着装置は、温度調節機能を有していてもよい。
図２を参照して吸着装置を用いる方法の一例を説明する。図２は、ある実施形態に係る電池の製造方法において吸着装置を用いて固定されたセパレータの概略図である。ただし、吸着装置を用いる方法は、図２に示される実施形態に制限されない。図２に示されるように、吸着装置８０は、第１電極部材３０の外周面よりも外側でセパレータ７０の外縁部を吸着している。固定箇所は、セパレータ７０と吸着装置８０との接触地点である。吸着装置８０は、第１集電体１０及び第１層２０を含む第１電極部材３０も吸着している。
固定工程は、セパレータを固定具で押さえることを含むことが好ましい。さらに、固定工程は、セパレータの外縁部を固定具で押さえることを含むことが好ましい。セパレータを固定具で押さえることは、セパレータ（好ましくはセパレータの外縁部）と、第１電極部材（好ましくは第１集電体）とを挟むことを含んでいてもよい。セパレータを固定具で押さえることは、セパレータ（好ましくはセパレータの外縁部）と、第１電極部材を支える支持物とを挟むことを含んでいてもよい。セパレータを固定具で押さえることは、セパレータ（好ましくはセパレータの外縁部）と、第１電極部材（好ましくは第１集電体）と、第１電極部材を支える支持物とを挟むことを含んでいてもよい。固定具としては、例えば、電動グリッパー及びエアグリッパーが挙げられる。支持物は、電極部材を搬送する機能を有していてもよい。支持物は、温度調節機能を有していてもよい。支持物としては、例えば、ローラーといった円筒状の物品が挙げられる。支持物としては、例えば、ベルトといった帯状の物品が挙げられる。支持物としては、例えば、プレートといった板状の物品が挙げられる。
固定工程において、固定具は、第１電極部材の第１層の外周面に接触していないことが好ましい。言い換えると、固定具は、第１電極部材の第１層の外周面から離れていることが好ましい。例えば、固定工程において、第１電極部材の第１層の外周面と固定具との間隔Ｌ及び第１電極部材の第１層の厚さＨは、Ｌ＞（Ｈ／１０）の関係を満たすことが好ましい。Ｌ及びＨは、Ｌ＞（Ｈ／５）の関係を満たしていてもよい。Ｌ及びＨは、Ｌ＞Ｈの関係を満たしていてもよい。上記のような方法は、固定具が第１電極部材の第１層に近づき過ぎることを防止し、固定具が第１電極部材の第１層に与える影響を最小限にできる。この結果、上記のような方法は、第１電極部材の第１層の崩落及び変形を防止又は低減できる。本開示において「第１層の外周面と固定具との間隔」とは、第１層の外周面と固定具の表面との間の最短距離を意味する。ただし、複数の固定具が使用される場合、「第１層の外周面と固定具との間隔Ｌ」は、固定具毎に測定された既述の最短距離の算術平均によって表される。本開示において「第１層の厚さ」は、９か所で測定された厚さの算術平均によって表される。
図３を参照して固定具を用いる方法の一例を説明する。図３は、ある実施形態に係る電池の製造方法において固定具を用いて固定されたセパレータの概略図である。ただし、固定具を用いる方法は、図３に示される実施形態に制限されない。図３に示されるように、固定具９０は、第１電極部材３０の第１層２０の外周面よりも外側でセパレータ７０の外縁部を押さえている。図３において、Ｌは、第１電極部材３０の第１層２０の外周面と固定具９０との間隔を示す。図３において、Ｈは、第１電極部材３０の第１層２０の厚さを示す。
固定工程において、第１電極部材の第１層の厚さの変形量は、小さいことが好ましい。例えば、固定工程において、第１電極部材の第１層の厚さの変形量は、セパレータを固定する直前の第１電極部材の第１層の厚さの４０分の１以下であることが好ましい。さらに、第１電極部材の第１層の厚さの変形量は、セパレータを固定する直前の第１電極部材の第１層の厚さの５０分の１以下であることが好ましい。上記のような方法は、電池性能の劣化及び短絡を防止できる。固定工程における第１電極部材の第１層の厚さの変形量は、以下の式によって算出される。なお、「｜｜」は、絶対値であることを示す。
式：変形量＝｜［セパレータを固定する直前の第１電極部材の第１層の厚さ］－［セパレータを固定した直後の第１電極部材の第１層の厚さ］｜
式：変形量＝｜［セパレータを固定する直前の第１電極部材の第１層の厚さ］－［セパレータを固定した直後の第１電極部材の第１層の厚さ］｜
［転向工程］
転向工程は、第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定したまま第１電極部材及びセパレータを転向させてセパレータを第２電極部材に向けることである。セパレータは、転向工程によって第２電極部材に対向する。転向工程は、セパレータを第２電極部材の第２層に向けることを含むことが好ましい。
転向工程は、第１電極部材の第１層を覆うセパレータを固定したまま第１電極部材及びセパレータを転向させてセパレータを第２電極部材に向けることである。セパレータは、転向工程によって第２電極部材に対向する。転向工程は、セパレータを第２電極部材の第２層に向けることを含むことが好ましい。
セパレータの固定を伴う第１電極部材及びセパレータの転向は、活物質含有層の崩落を防止できる。さらに、転向工程によれば、活物質含有層の厚さが大きくなっても、又は材質の影響によって活物質含有層が脆くなっても、活物質含有層の崩落が起こりにくい。
本開示において「第１電極部材及びセパレータを転向させる」とは、第１電極部材及びセパレータの位置及び方向を変えることを意味する。第１電極部材及びセパレータの位置及び方向を変える方法は、制限されない。転向工程は、第１電極部材及びセパレータを回転させることを含んでいてもよい。つまり、セパレータは、第１電極部材及びセパレータを回転させることによって第２電極部材に向けられてもよい。転向工程は、第１電極部材及びセパレータの搬送方向を変えることを含んでいてもよい。つまり、セパレータは、第１電極部材及びセパレータの搬送方向を変えることによって第２電極部材に向けられてもよい。搬送方向は、公知の搬送装置を用いて変更されてもよい。搬送方向を変更できる装置としては、例えば、ローラー及びコンベアが挙げられる。例えば、ローラーは、ローラーの外周面に沿って第１電極部材及びセパレータを搬送することによって搬送方向を変えることができる。
［積み重ね工程］
積み重ね工程は、第２電極部材に向けられたセパレータと、第２電極部材とを重ね合わせて、第１集電体と、第１層と、セパレータと、第２層と、第２集電体と、をこの順に含む構造体を形成することである。
積み重ね工程は、第２電極部材に向けられたセパレータと、第２電極部材とを重ね合わせて、第１集電体と、第１層と、セパレータと、第２層と、第２集電体と、をこの順に含む構造体を形成することである。
セパレータと第２電極部材とを重ね合わせる方法は、制限されない。セパレータが第２電極部材に近づいてもよい。第２電極部材がセパレータに近づいてもよい。セパレータ及び第２電極部材が互いに近づいてもよい。
積み重ね工程では、第１電極部材の第１層を覆うセパレータの固定が解除されない限り、第２電極部材に向けられたセパレータは第１電極部材の第１層を覆ったままであり、第１電極部材はセパレータと共に第２電極部材の上に重ねられる。セパレータの固定は、積み重ね工程の後に解除されてもよい。セパレータの固定は、積み重ね工程の終了と同時に解除されてもよい。一方、例えば、永久的な固定を目的とするセパレータの固定は、解除されなくてもよい。
積み重ね工程は、セパレータと第２電極部材とを重ね合わせる際に、第１電極部材、セパレータ及び第２電極部材を加圧することを含んでいてもよい。上記のような方法は、構成要素間の密着性を向上できる。
第２電極部材の上に重ねられる直前の第１電極部材の第１層の厚さに対する第２電極部材の上に重ねられた後の第１電極部材の第１層の厚さの比は、０．８～１であることが好ましく、０．９～１であることがより好ましく、０．９５～１であることが更に好ましい。上記の比が１に近いほど、すなわち、積み重ね工程における第１電極部材の第１層の厚さの変形量が小さいほど、電池性能の劣化及び短絡が防止される。本開示において「第２電極部材の上に重ねられる直前の第１電極部材の第１層の厚さ」とは、積み重ね工程の直前の第１電極部材の第１層の厚さを意味する。本開示において「第２電極部材の上に重ねられた後の第１電極部材の第１層の厚さ」とは、積み重ね工程が終了した時点の第１電極部材の第１層の厚さを意味する。
セパレータの上に重ねられる直前の第２電極部材の第２層の厚さに対するセパレータの上に重ねられた後の第２電極部材の第２層の厚さの比は、０．８～１であることが好ましく、０．９～１であることがより好ましく、０．９５～１であることが更に好ましい。上記の比が１に近いほど、すなわち、積み重ね工程における第２電極部材の第２層の厚さの変形量が小さいほど、電池性能の劣化及び短絡が防止される。本開示において「セパレータの上に重ねられる直前の第２電極部材の第２層の厚さ」とは、積み重ね工程の直前の第２電極部材の第２層の厚さを意味する。本開示において「セパレータの上に重ねられた後の第２電極部材の第２層の厚さ」とは、積み重ね工程が終了した時点の第２電極部材の第２層の厚さを意味する。本開示において「第２層の厚さ」は、９か所で測定された厚さの算術平均によって表される。
積み重ね工程は、転向工程の終了と同時に実施されてもよい。すなわち、転向工程によってセパレータが第２電極部材を向くのと同時にセパレータと第２電極部材との重ね合わせによって構造体が形成されてもよい。
図４を参照して転向工程の終了と同時に実施される積み重ね工程の一例を説明する。図４は、ある実施形態に係る電池の製造方法における転向工程及び積み重ね工程の概略図である。ただし、転向工程及び積み重ね工程は、図４に示される実施形態に制限されない。図４に示されるように、ローラー１００は、第１電極部材３０及びセパレータ７０を転向させてセパレータ７０を第２電極部材６０に向ける。転向工程によってセパレータ７０が第２電極部材６０を向くのと同時に、セパレータ７０が第２電極部材６０の上に重ねられる。この結果、第１集電体１０と、第１活物質を含む第１層２０と、セパレータ７０と、第２活物質を含む第２層５０と、第２集電体４０と、をこの順に含む構造体が形成される。
［他の工程］
電池の製造方法は、他の工程を更に含んでいてもよい。他の工程は、公知の電池の製造方法に適用される工程から選択されてもよい。
電池の製造方法は、他の工程を更に含んでいてもよい。他の工程は、公知の電池の製造方法に適用される工程から選択されてもよい。
第１電極部材及び第２電極部材の各々を準備することからセパレータ及び第２電極部材を重ね合わせることまでの過程における温度は、２５℃以下であることが好ましく、２０℃以下であることがより好ましく、１５℃以下であることが更に好ましい。さらに、１０℃以下が好ましく、５℃以下がより好ましい。上記のような方法は、第１電極部材の第１層及び第２電極部材の第２層に含まれる成分の揮発を防止又は低減し、電池容量の低下を防止できる。上記のような方法において規定される温度の下限は、０℃、５℃、１０℃又は１５℃であってもよい。上記のような方法において規定される温度は、室温であってもよい。つまり、室温が上記の範囲に設定されてもよい。室温は、第１電極部材の第１層の温度及び第２電極部材の第２層の温度を直接的又は間接的に制御できる。上記のような方法において規定される温度は、第１電極部材を支える支持物の温度であってもよい。第１電極部材を支える支持物の温度は、第１電極部材の第１層の温度を直接的又は間接的に制御できる。上記のような方法において規定される温度は、第２電極部材を支える支持物の温度であってもよい。第２電極部材を支える支持物の温度は、第２電極部材の第２層を直接的又は間接的に制御できる。支持物としては、例えば、上記「固定工程」の項に記載された支持物が挙げられる。第１電極部材を支える支持物は、上記「固定工程」の項に記載された吸着装置であってもよい。「第１電極部材及び第２電極部材の各々を準備することからセパレータ及び第２電極部材を重ね合わせることまでの過程」は、第１準備工程、第２準備工程、被覆工程、固定工程、転向工程及び積み重ね工程を包含する。一方、少なくとも１つの工程における温度が上記の範囲に設定されてもよい。例えば、第１準備工程における温度が上記の範囲に設定されてもよい。例えば、第２準備工程における温度が上記の範囲に設定されてもよい。被覆工程における温度が上記の範囲に設定されてもよい。例えば、固定工程における温度が上記の範囲に設定されてもよい。例えば、転向工程における温度が上記の範囲に設定されてもよい。例えば、積み重ね工程における温度が上記の範囲に設定されてもよい。
電池の製造方法は、積み重ね工程によって得られた構造体を加圧することを含んでいてもよい。上記のような方法は、構成要素間の密着性を向上できる。構造体を加圧する過程における温度は、既述の各工程における好ましい温度の範囲に設定されてもよい。
［用途］
本開示の電池の製造方法は、集電体、活物質及びセパレータを用いる種々の電池の製造方法に適用される。本開示の電池の製造方法によって製造される電池の好ましい用途としては、例えば、リチウムイオン二次電池が挙げられる。
本開示の電池の製造方法は、集電体、活物質及びセパレータを用いる種々の電池の製造方法に適用される。本開示の電池の製造方法によって製造される電池の好ましい用途としては、例えば、リチウムイオン二次電池が挙げられる。
以下、実施例により本開示を詳細に説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に制限されるものではない。以下の実施例に示される事項は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更されてもよい。
＜実施例１＞
［第１準備工程］
２５℃の室温で、以下の手順に従って第１組成物を調製した。
（１）炭酸エチレンと炭酸プロピレンと炭酸ジエチルとを含む混合物に、０．９ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６溶液を混合し、さらに、ビニレンカーボネートを混合することによって、電解液Ｘ（１１５．７ｇ）を調製した。
（２）導電助剤（ケッチェンブラック２ｇ）と、第１活物質として正極活物質（リン酸鉄リチウム１７４ｇ）とを、混合装置（株式会社シンキー製の「あわとり練太郎」）を用いて、１５００ｒｐｍ（revolutions per minute）で３０秒撹拌し、混練物Ｙ（１７６ｇ）を調製した。
（３）混練物Ｙ（１７６ｇ）に電解液Ｘ（６４ｇ）を加え、混合装置（株式会社シンキー製の「あわとり練太郎」）を用いて、１５００ｒｐｍで１２０秒撹拌して、第１組成物を得た。第１組成物における固体成分と液体成分との体積比率は、４８：５２であった。
［第１準備工程］
２５℃の室温で、以下の手順に従って第１組成物を調製した。
（１）炭酸エチレンと炭酸プロピレンと炭酸ジエチルとを含む混合物に、０．９ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６溶液を混合し、さらに、ビニレンカーボネートを混合することによって、電解液Ｘ（１１５．７ｇ）を調製した。
（２）導電助剤（ケッチェンブラック２ｇ）と、第１活物質として正極活物質（リン酸鉄リチウム１７４ｇ）とを、混合装置（株式会社シンキー製の「あわとり練太郎」）を用いて、１５００ｒｐｍ（revolutions per minute）で３０秒撹拌し、混練物Ｙ（１７６ｇ）を調製した。
（３）混練物Ｙ（１７６ｇ）に電解液Ｘ（６４ｇ）を加え、混合装置（株式会社シンキー製の「あわとり練太郎」）を用いて、１５００ｒｐｍで１２０秒撹拌して、第１組成物を得た。第１組成物における固体成分と液体成分との体積比率は、４８：５２であった。
第１集電体（具体的には正極集電体）として、炭素被覆アルミニウム箔（厚さ：２０μｍ、Ｒａ：０．５μｍ）を準備した。Ｒａは、第１集電体（具体的にはアルミニウム箔を覆う炭素層）の表面の算術平均粗さを表す。５℃に調節された冷却板の上に第１集電体を配置した。冷却板によって冷却された第１集電体の上に第１組成物を供給し、第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を形成した。第１電極部材の各構成要素の寸法を表１に示す。
［第２準備工程］
２５℃の室温で、以下の手順に従って第２組成物を調製した。
（１）既述の方法に従って電解液Ｘを調製した。
（２）導電助剤（カーボンブラック）と、第２活物質として負極活物質（黒鉛）とを、２．７：６３．４の質量比率で総量が１５９ｇとなるように秤量した。導電助剤と負極活物質とを、混合装置（株式会社シンキー製の「あわとり練太郎」）を用いて、９００ｒｐｍで１８秒撹拌し、混練物Ｚ（１５９ｇ）を調製した。
（３）混練物Ｚ（１５９ｇ）に電解液Ｘ（６４ｇ）を加え、混合装置（株式会社シンキー製の「あわとり練太郎」）を用いて、９００ｒｐｍで３０秒撹拌して、第２組成物を得た。第２組成物における固体成分と液体成分との体積比率は、５２：４８であった。
２５℃の室温で、以下の手順に従って第２組成物を調製した。
（１）既述の方法に従って電解液Ｘを調製した。
（２）導電助剤（カーボンブラック）と、第２活物質として負極活物質（黒鉛）とを、２．７：６３．４の質量比率で総量が１５９ｇとなるように秤量した。導電助剤と負極活物質とを、混合装置（株式会社シンキー製の「あわとり練太郎」）を用いて、９００ｒｐｍで１８秒撹拌し、混練物Ｚ（１５９ｇ）を調製した。
（３）混練物Ｚ（１５９ｇ）に電解液Ｘ（６４ｇ）を加え、混合装置（株式会社シンキー製の「あわとり練太郎」）を用いて、９００ｒｐｍで３０秒撹拌して、第２組成物を得た。第２組成物における固体成分と液体成分との体積比率は、５２：４８であった。
第２集電体（具体的には負極集電体）として、銅箔（厚さ：１０μｍ、Ｒａ：０．５５μｍ）を準備した。Ｒａは、第２集電体の表面の算術平均粗さを表す。５℃に調節された冷却板の上に第２集電体を配置した。冷却板によって冷却された第２集電体の上に第２組成物を供給し、第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を形成した。第２電極部材の各構成要素の寸法を表１に示す。
［被覆工程及び固定工程］
２５℃の室温で、第１電極部材の第１層をセパレータ（厚さ：２０μｍ）で覆い、次に、第１層の外周面よりも外側で、４つの固定具を用いてセパレータの外縁部の４か所を固定した。各固定具は、電動グリッパーである。平面視において、４つの固定具は、第１集電体の縦方向において向かい合う２つの固定具を２組含み、各固定具は、第１集電体の横方向に沿ってセパレータの外縁部を固定している。セパレータの外縁部を固定している各固定具の幅は、１５ｍｍである。第１集電体の縦方向において向かい合う２つの固定具の間隔は、２１２ｍｍである。第１集電体の横方向において隣り合う２つの固定具に関して、一方の固定具の中心から他方の固定具の中心までの距離は、１４６ｍｍである。平面視において、第１電極部材の中心は、４つの固定箇所の中心と一致している。
２５℃の室温で、第１電極部材の第１層をセパレータ（厚さ：２０μｍ）で覆い、次に、第１層の外周面よりも外側で、４つの固定具を用いてセパレータの外縁部の４か所を固定した。各固定具は、電動グリッパーである。平面視において、４つの固定具は、第１集電体の縦方向において向かい合う２つの固定具を２組含み、各固定具は、第１集電体の横方向に沿ってセパレータの外縁部を固定している。セパレータの外縁部を固定している各固定具の幅は、１５ｍｍである。第１集電体の縦方向において向かい合う２つの固定具の間隔は、２１２ｍｍである。第１集電体の横方向において隣り合う２つの固定具に関して、一方の固定具の中心から他方の固定具の中心までの距離は、１４６ｍｍである。平面視において、第１電極部材の中心は、４つの固定箇所の中心と一致している。
［転向工程及び積み重ね工程］
２５℃の室温で、セパレータの固定を維持したまま第１電極部材及びセパレータを１８０度反転させてセパレータを第２電極部材に向け、次に、セパレータと第２電極部材とを重ね合わせた。得られた構造体は、第１集電体と、第１層と、セパレータと、第２層と、第２集電体と、をこの順に含む。
２５℃の室温で、セパレータの固定を維持したまま第１電極部材及びセパレータを１８０度反転させてセパレータを第２電極部材に向け、次に、セパレータと第２電極部材とを重ね合わせた。得られた構造体は、第１集電体と、第１層と、セパレータと、第２層と、第２集電体と、をこの順に含む。
［評価］
転向工程及び積み重ね工程における活物質含有層の崩落の有無を目視で確認し、以下の基準に従って評価した。評価結果を表１に示す。
Ａ：活物質含有層の崩落が起きなかった。
Ｂ：活物質含有層の崩落が起きた。
転向工程及び積み重ね工程における活物質含有層の崩落の有無を目視で確認し、以下の基準に従って評価した。評価結果を表１に示す。
Ａ：活物質含有層の崩落が起きなかった。
Ｂ：活物質含有層の崩落が起きた。
＜実施例２～３＞
表１の記載に従って電極部材の寸法を変更したこと以外は、実施例１と同じ方法によって崩落の有無を評価した。評価結果を表１に示す。
表１の記載に従って電極部材の寸法を変更したこと以外は、実施例１と同じ方法によって崩落の有無を評価した。評価結果を表１に示す。
＜実施例４＞
固定具の代わりに、セパレータの外縁部を吸着装置に吸着させてセパレータを固定したこと以外は、実施例１と同じ方法によって崩落の有無を評価した。評価結果を表１に示す。なお、平面視において、吸着装置は、第１層の外周面よりも外側でセパレータの外縁部を、第１集電体の横方向に沿って連続的に吸着している。吸着装置は、真空吸着装置である。
固定具の代わりに、セパレータの外縁部を吸着装置に吸着させてセパレータを固定したこと以外は、実施例１と同じ方法によって崩落の有無を評価した。評価結果を表１に示す。なお、平面視において、吸着装置は、第１層の外周面よりも外側でセパレータの外縁部を、第１集電体の横方向に沿って連続的に吸着している。吸着装置は、真空吸着装置である。
＜比較例１＞
セパレータを固定しなかったこと以外は、実施例１と同じ方法によって崩落の有無を評価した。評価結果を表１に示す。
セパレータを固定しなかったこと以外は、実施例１と同じ方法によって崩落の有無を評価した。評価結果を表１に示す。
表１に記載された固定工程における「第１層の厚さの変形量」は、以下の式によって算
出された。
式：変形量＝｜［セパレータを固定する直前の第１電極部材の第１層の厚さ］－［セパレータを固定した直後の第１電極部材の第１層の厚さ］｜
出された。
式：変形量＝｜［セパレータを固定する直前の第１電極部材の第１層の厚さ］－［セパレータを固定した直後の第１電極部材の第１層の厚さ］｜
表１に記載された積み重ね工程における「第１層の厚さの変形率」は、以下の式によって算出された。
式：変形率＝｛（［積み重ね工程前の第１層の厚さ］－［積み重ね工程後の第１層の厚さ］）／［積み重ね工程前の第１層の厚さ］｝×１００
式：変形率＝｛（［積み重ね工程前の第１層の厚さ］－［積み重ね工程後の第１層の厚さ］）／［積み重ね工程前の第１層の厚さ］｝×１００
表１によれば、セパレータの固定を含まない比較例１では活物質含有層の崩落が起きたのに対して、セパレータの固定を含む実施例１～４では活物質含有層の崩落が起きなかった。
２０２２年７月２８日に出願された日本出願特願２０２２－１２０９６６の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (12)
- 第１集電体と、第１活物質を含む第１層と、を含む第１電極部材を準備することと、
第２集電体と、第２活物質を含む第２層と、を含む第２電極部材を準備することと、
前記第１電極部材の前記第１層をセパレータで覆うことと、
前記第１電極部材の前記第１層を覆う前記セパレータを固定することと、
前記第１電極部材の前記第１層を覆う前記セパレータを固定したまま前記第１電極部材及び前記セパレータを転向させて前記セパレータを前記第２電極部材に向けることと、
前記第２電極部材に向けられた前記セパレータと、前記第２電極部材とを重ね合わせて、前記第１集電体と、前記第１層と、前記セパレータと、前記第２層と、前記第２集電体と、をこの順に含む構造体を形成することと、
を含む電池の製造方法。 - 前記セパレータの固定が、前記第１電極部材の前記第１層の外周面よりも外側で前記セパレータの外縁部を固定することを含む、請求項１に記載の電池の製造方法。
- 前記セパレータの固定が、前記セパレータの外縁部を２つ以上の固定箇所で固定することを含む、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
- 平面視において、前記第１電極部材の中心が、前記２つ以上の固定箇所の中心と一致する、請求項３に記載の電池の製造方法。
- 前記セパレータの固定が、前記セパレータの外縁部を吸着装置に吸着させることを含む、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
- 前記セパレータの固定が、前記セパレータの外縁部を固定具で押さえることを含む、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
- 前記セパレータの固定において、前記第１電極部材の前記第１層の外周面と前記固定具との間隔Ｌ及び前記第１電極部材の前記第１層の厚さＨが、Ｌ＞（Ｈ／１０）の関係を満たす、請求項６に記載の電池の製造方法。
- 前記セパレータの固定において、前記第１電極部材の前記第１層の厚さの変形量が、前記セパレータを固定する直前の前記第１電極部材の前記第１層の厚さの５０分の１以下である、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
- 前記第１電極部材及び前記第２電極部材の各々を準備することから前記セパレータ及び前記第２電極部材を重ね合わせることまでの過程における温度が、２０℃以下である、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
- 前記第２電極部材の上に重ねられる直前の前記第１電極部材の前記第１層の厚さに対する前記第２電極部材の上に重ねられた後の前記第１電極部材の前記第１層の厚さの比が、０．９～１である、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
- 前記第１電極部材が、正極部材であり、前記第２電極部材が、負極部材である、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
- 前記第１電極部材が、負極部材であり、前記第２電極部材が、正極部材である、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/027877 WO2024024979A1 (ja) | 2022-07-28 | 2023-07-28 | 電池の製造方法 |
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| WO (1) | WO2024024979A1 (ja) |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| WO2017014233A1 (ja) * | 2015-07-22 | 2017-01-26 | 株式会社豊田自動織機 | リチウムイオン二次電池の電極組立体及びその製造方法 |
| JP2019216061A (ja) * | 2018-06-14 | 2019-12-19 | 三洋化成工業株式会社 | リチウムイオン電池用電極、及び、リチウムイオン電池 |
| JP2020061282A (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 三洋化成工業株式会社 | リチウムイオン電池及びその製造方法 |
| WO2020203113A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | パナソニック株式会社 | 積層電極体及び積層電極体の接着装置 |
| WO2021117908A1 (ja) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | Ａｐｂ株式会社 | 電池システム |
-
2023
- 2023-07-28 WO PCT/JP2023/027877 patent/WO2024024979A1/ja unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017014233A1 (ja) * | 2015-07-22 | 2017-01-26 | 株式会社豊田自動織機 | リチウムイオン二次電池の電極組立体及びその製造方法 |
| JP2019216061A (ja) * | 2018-06-14 | 2019-12-19 | 三洋化成工業株式会社 | リチウムイオン電池用電極、及び、リチウムイオン電池 |
| JP2020061282A (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 三洋化成工業株式会社 | リチウムイオン電池及びその製造方法 |
| WO2020203113A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | パナソニック株式会社 | 積層電極体及び積層電極体の接着装置 |
| WO2021117908A1 (ja) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | Ａｐｂ株式会社 | 電池システム |
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