JP6292678B2 - 二次電池と電極の製造方法 - Google Patents
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Description
<正極>
図3〜図5bは、本発明におけるリチウムイオン二次電池の製造過程を示す図である。
負極活物質7として表面を非晶質で被覆した黒鉛を用い、バインダーとしてPVdFを用い、これらの合剤を有機溶媒中に分散したスラリーを準備した。このスラリーを、負極集電体8である厚さ15μmの銅箔に連続的に塗布して乾燥し、正極と同様に負極活物質7の塗布部と未塗布部とを備える負極ロールを作製した。なお、負極活物質7の厚さは片側55μmで、本実施例では負極6側に絶縁部材40は設けなかった。
得られた正極1と負極6とを、厚さ25μmのポリプロピレンからなるセパレータ20を介して交互に積層し、これに負極端子16と正極端子11とを取り付け、可撓性フィルム30からなる外装容器に収容することで、厚さ8mmの積層型の二次電池を得た。
活物質であるLiMn2O4と、導電剤であるカーボンブラックと、バインダーであるPVdFとを含む合剤を用いて、正極集電体3の片側ごとに厚さ35μmの正極活物質2を形成した。また、負極集電体8の片側ごとに、難黒鉛化炭素からなる厚さ35μmの負極活物質7を形成した。活物質2,7や絶縁部材40の形成位置など、その他の条件は実施例1と同様にし、厚さ3mmの積層型電池を得た。
正極集電体3の正極活物質2上の絶縁部材40の端部40bを、正極集電体3を介して反対側の面に位置する正極活物質2の端部4aから0.3mmずらして配置し、それ以外は実施例1と同様にして積層型電池を得た。得られた積層型電池の厚さは8.1mmであった。
正極集電体3の他方の面の正極活物質2の塗布部と未塗布部の境界部分4aが、一方の面の境界部分4bから1mm内側にずれるように配置し、それ以外は実施例3と同様にして積層型電池を得た。得られた積層型電池の厚さは8.1mmであった。
正極1および負極6の形成時に、正極集電体3および負極集電体8の上に、正極活物質2および負極活物質7を間欠塗布によって塗布した。それ以外は実施例1と同様にして積層型電池を得た。得られた積層型電池の厚さは8mmであった。
正極活物質2の塗布部の端部4a,4bと絶縁部材40の端部40a,40bを、正極集電体3の表裏でずらさずに配置した。それ以外は実施例1と同様にして積層型電池を得た。この積層型電池の厚さは8.5mmであった。
正極活物質2の塗布部の端部4a,4bと絶縁部材40の端部40a,40bを、正極集電体3の表裏でずらさずに配置した。それ以外は実施例2と同様にして積層型電池を得た。この積層型電池の厚さは3.4mmであった。
このようにして得た積層型電池の放電容量やサイクル特性を、各水準ともに10pずつ評価したところ、実施例1〜5の積層型電池は非常に安定した放電容量とサイクル特性を得られることが確認され、比較例1〜2の電池は実施例1〜5の電池に比べて放電容量やサイクル特性が不安定であった。
2 正極活物質
3 正極集電体
4,4a,4b 境界部分
6 負極
7 負極活物質
8 負極集電体
11 正極端子
16 負極端子
20 セパレータ
40 絶縁部材
Claims (7)
- 正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された電池素子を含み、
前記正極と前記負極はそれぞれ、集電体と該集電体に塗布されている活物質とを含み、 前記正極と前記負極のいずれか一方または両方において、前記集電体の両面に前記活物質が塗布されている両面塗布部と、前記集電体の表面と裏面のいずれか一方に前記活物質が塗布され他方に前記活物質が塗布されていない片面塗布部と、前記集電体の両面に前記活物質が塗布されていない両面未塗布部とが設けられており、
前記両面塗布部と前記片面塗布部の境界部分に位置し、前記活物質と前記集電体の前記活物質が塗布されていない部分とにまたがって覆うように形成されている絶縁部材と、前記片面塗布部と前記両面未塗布部の境界部分に位置し、前記活物質と前記集電体の前記活物質が塗布されていない部分とにまたがって覆うように形成されているもう1つの絶縁部材とを含み、
前記集電体の表面と裏面のうちの前記一方に形成されている前記絶縁部材の一端部が前記片面塗布部内に位置しており、他端部が前記両面未塗布部内に位置している、二次電池。 - 前記集電体に塗布された前記活物質の層厚は25μm以上100μm以下であり、前記電池素子の長手方向における前記片面塗布部の長さは1.5mm以上である、請求項1に記載の二次電池。
- 平面的に見て、前記集電体の前記一方の面の前記絶縁部材の、前記片面塗布部内に位置する端部と、前記集電体の前記他方の面における前記活物質が塗布されている部分と前記活物質が塗布されていない部分の境界部分との間の間隔が、該絶縁部材の平均厚さの10倍以上である、請求項1または2に記載の二次電池。
- 前記絶縁部材の厚さは、該絶縁部材が部分的に覆っている前記活物質の層厚の60%以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記電池素子を収容する外装容器と、前記電池素子とともに前記外装容器内に収容される電解液と、一端が前記正極の前記集電体の前記活物質が塗布されていない部分に接続されて他端が前記外装容器の外部に延出している正極端子と、一端が前記負極の前記集電体の前記活物質が塗布されていない部分に接続されて他端が前記外装容器の外部に延出している負極端子とを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の二次電池。
- セパレータを介して交互に積層される二次電池用の電極の製造方法であって、
長尺の集電体に活物質を連続的に形成することにより、前記活物質が形成された塗布部と活物質が塗布されていない未塗布部とを長手方向に沿って互いに隣接して設け、
前記集電体の表面と裏面のいずれか一方における前記塗布部と前記未塗布部の境界部分を、他方における前記塗布部と前記未塗布部の境界部分と対向しない位置に配置して、前記集電体の両面に前記活物質が塗布されている両面塗布部と、前記集電体の表面と裏面のいずれか一方に前記活物質が塗布され他方に前記活物質が塗布されていない片面塗布部と、前記集電体の両面に前記活物質が塗布されていない両面未塗布部とを設け、
前記両面塗布部と前記片面塗布部の境界部分に、前記活物質と前記集電体の前記活物質が塗布されていない部分とにまたがって覆うように位置する絶縁部材を形成し、前記片面塗布部と前記両面未塗布部の境界部分に、前記活物質と前記集電体の前記活物質が塗布されていない部分とにまたがって覆うように位置するもう1つの絶縁部材を形成し、前記集電体の表面と裏面のうちの前記一方に形成されている前記絶縁部材の一端部を前記片面塗布部内に位置させ、他端部を前記両面未塗布部内に位置させる、電極の製造方法。 - 前記両面塗布部と、前記片面塗布部と、前記両面未塗布部とを、前記電極の長手方向に沿って並べて配置する、請求項6に記載の電極の製造方法。
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