JP6907694B2 - Rechargeable battery manufacturing method and rechargeable battery - Google Patents
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Description
本発明は二次電池の製造方法および二次電池に関する。特に、本発明は、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から成る電極組立体を備えた二次電池の製造方法に関すると共に、その製造方法で得られる二次電池にも関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery and a secondary battery. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery including an electrode assembly composed of an electrode constituent layer including a positive electrode, a negative electrode and a separator, and also relates to a secondary battery obtained by the manufacturing method.
二次電池は、いわゆる蓄電池ゆえ充電・放電の繰り返しが可能であり、様々な用途に用いられている。例えば、携帯電話、スマートフォンおよびノートパソコンなどのモバイル機器に二次電池が用いられている。 Since the secondary battery is a so-called storage battery, it can be repeatedly charged and discharged, and is used for various purposes. For example, secondary batteries are used in mobile devices such as mobile phones, smartphones and notebook computers.
二次電池は、正極、負極およびそれらの間のセパレータから少なくとも構成されている。正極は正極材層および正極集電体から構成され、負極は負極材層および負極集電体から構成されている。二次電池の電極組立体は、そのような正極および負極がセパレータを介して複数積層しており、この積層体形態を有する電極組立体が外装体に収納されている。 The secondary battery is composed of at least a positive electrode, a negative electrode, and a separator between them. The positive electrode is composed of a positive electrode material layer and a positive electrode current collector, and the negative electrode is composed of a negative electrode material layer and a negative electrode current collector. In the electrode assembly of the secondary battery, a plurality of such positive electrodes and negative electrodes are laminated via a separator, and the electrode assembly having this laminated body form is housed in the exterior body.
本願発明者は、従前の二次電池では克服すべき課題があることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを本願発明者は見出した。 The inventor of the present application noticed that there is a problem to be overcome with the conventional secondary battery, and found that it is necessary to take measures for that purpose. Specifically, the inventor of the present application has found that there are the following problems.
平面積層構造の電極組立体は、セパレータを介して正極および負極の電極層が互いに積み重なった構成を有している。かかる電極組立体では 反り現象が生じることを本願発明者は見出した。 The electrode assembly having a two-dimensional laminated structure has a structure in which electrode layers of a positive electrode and a negative electrode are stacked on each other via a separator. The inventor of the present application has found that a warp phenomenon occurs in such an electrode assembly.
具体的には、電極組立体は、その作製に際して、最外層に相当する部分の一部が反りかえってしまう、いわゆる反り現象を伴う虞があることを見出した(図12参照)。これは、特に電極組立体の最外層に相当する電極をいわゆる片面電極とする場合に顕著となる。電極組立体の最外層を片面電極とすることは、二次電池のエネルギー密度の点では好ましいものの、片面電極自体が反る傾向を呈するので所望の二次電池を得にくくなる。 Specifically, it has been found that the electrode assembly may be accompanied by a so-called warp phenomenon in which a part of the portion corresponding to the outermost layer is warped during its production (see FIG. 12). This is particularly remarkable when the electrode corresponding to the outermost layer of the electrode assembly is a so-called single-sided electrode. Although it is preferable to use the outermost layer of the electrode assembly as a single-sided electrode in terms of the energy density of the secondary battery, the single-sided electrode itself tends to warp, which makes it difficult to obtain a desired secondary battery.
電極組立体の最外層として片面電極を用いる場合、最外層以外の組立体は両面電極を用いることが多い。両面電極は、電極集電体(以下では単に「集電体」とも称する)の両主面に電極材層が設けられた電極である。かかる両面電極は、集電体の両主面に電極材原料を塗布および乾燥した後、密度を高めるべくプレス処理に付して得られる。一方、片面電極は、集電体の両主面の一方にのみ電極材層が設けられた電極である。かかる片面電極は、集電体の一方の主面に電極材原料を塗布および乾燥した後、密度を高めるべくプレス処理に付して得られる。 When a single-sided electrode is used as the outermost layer of the electrode assembly, a double-sided electrode is often used for the assembly other than the outermost layer. A double-sided electrode is an electrode in which electrode material layers are provided on both main surfaces of an electrode current collector (hereinafter, also simply referred to as a "current collector"). Such a double-sided electrode is obtained by applying an electrode material raw material to both main surfaces of a current collector, drying the electrode material, and then subjecting the electrode material to a press treatment to increase the density. On the other hand, the single-sided electrode is an electrode in which an electrode material layer is provided only on one of both main surfaces of the current collector. Such a single-sided electrode is obtained by applying an electrode material raw material to one main surface of a current collector, drying it, and then subjecting it to a press treatment to increase its density.
集電体は主に金属箔などの金属材から構成されている一方、電極材原料は主に電極活物質およびバインダーから構成されている。かかる構成材料の違いは、プレス処理時の電極挙動に影響を与え得る。例えば、プレス処理に際しては集電体および電極材層の伸張挙動などの違いに起因した応力が電極に発生することになる。両面電極は、集電体の両主面側で互いに相殺され得るので、そのような応力が無視できる程度となる一方、片面電極は応力が無視できない程度となり、結果として片面電極が反ってしまうことがある。 The current collector is mainly composed of a metal material such as a metal foil, while the electrode material raw material is mainly composed of an electrode active material and a binder. Such a difference in the constituent materials may affect the electrode behavior during the press process. For example, during the press process, stress is generated in the electrode due to differences in the stretching behavior of the current collector and the electrode material layer. Since the double-sided electrodes can cancel each other out on both main surfaces of the current collector, such stress is negligible, while the stress of the single-sided electrode is not negligible, and as a result, the single-sided electrode is warped. There is.
このような反る傾向を有する片面電極ゆえ、それを電極組立体の最外層として用いると、電極組立体として反りを伴うことになり、積層ズレなどが生じたりする。積層ズレは、二次電池のエネルギー密度の低下につながり得る。反り緩和のためには、片面電極の集電体として厚い金属箔を使用したり、片面電極自体の密度を下げたりすることが考えられるが、そうすると今度は電極厚みが増してしまい、二次電池のエネルギー密度の低下を招いてしまう。 Since it is a single-sided electrode having such a tendency to warp, if it is used as the outermost layer of the electrode assembly, the electrode assembly will be warped, and stacking deviation or the like will occur. Lamination misalignment can lead to a decrease in the energy density of the secondary battery. In order to alleviate the warp, it is conceivable to use a thick metal foil as the current collector of the single-sided electrode or reduce the density of the single-sided electrode itself, but this time the electrode thickness increases and the secondary battery It causes a decrease in the energy density of.
本発明はかかる課題に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、電極組立体に関連する反り現象を減じた二次電池の製造技術を提供することである。 The present invention has been made in view of such a problem. That is, a main object of the present invention is to provide a technique for manufacturing a secondary battery in which the warp phenomenon related to the electrode assembly is reduced.
本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成された二次電池の製造技術の発明に至った。 The inventor of the present application has attempted to solve the above problems by dealing with it in a new direction, rather than dealing with it as an extension of the prior art. As a result, they have invented a technology for manufacturing a secondary battery that has achieved the above-mentioned main purpose.
本発明では、平面積層構造の電極組立体、その電極組立体を収納する外装体を有して成る二次電池の製造方法であって、
電極組立体の最外層として用いられる最外層電極を外装体に熱接合させる、二次電池の製造方法が提供される。
The present invention is a method for manufacturing a secondary battery including an electrode assembly having a flat laminated structure and an exterior body for accommodating the electrode assembly.
Provided is a method for manufacturing a secondary battery in which an outermost layer electrode used as an outermost layer of an electrode assembly is thermally bonded to an outer body.
また、本発明では二次電池も提供される。本発明の二次電池は、平面積層構造の電極組立体、その電極組立体を収納する外装体を有して成り、
電極組立体の最外層を構成する最外層電極と外装体との間を接合するための熱接合部が設けられている。
The present invention also provides a secondary battery. The secondary battery of the present invention comprises an electrode assembly having a two-dimensional laminated structure and an exterior body for accommodating the electrode assembly.
A thermal joint portion for joining between the outermost layer electrode forming the outermost layer of the electrode assembly and the outer body is provided.
本発明では、電極組立体に関連する反り現象を減じることができる。よって、所望の二次電池を得やすくなる。 In the present invention, the warpage phenomenon associated with the electrode assembly can be reduced. Therefore, it becomes easy to obtain a desired secondary battery.
特に、電極組立体の最外層として片面電極を用いた場合であっても、片面電極の反りに伴う不都合などが減じられる。より具体的には、電極組立体において反りに起因する積層ズレなどが減じられる。また、反り緩和のために電極集電体として厚い金属箔を使用したり、電極の密度を下げたりする必要性も減じられる。したがって、本発明の二次電池は、反りに起因したエネルギー密度低下などが効果的に抑制または回避された電池となる。 In particular, even when a single-sided electrode is used as the outermost layer of the electrode assembly, inconveniences due to warpage of the single-sided electrode can be reduced. More specifically, in the electrode assembly, the stacking deviation caused by the warp is reduced. It also reduces the need to use a thick metal leaf as the electrode current collector to reduce warpage and reduce the density of the electrodes. Therefore, the secondary battery of the present invention is a battery in which the decrease in energy density due to warpage is effectively suppressed or avoided.
以下では、本発明の一実施形態に係る「二次電池の製造方法」および「二次電池」をより詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。 Hereinafter, the "method for manufacturing a secondary battery" and the "secondary battery" according to the embodiment of the present invention will be described in more detail. Although explanations will be given with reference to the drawings as necessary, the various elements in the drawings are merely schematically and exemplified for the understanding of the present invention, and the appearance, dimensional ratio, etc. may differ from the actual ones. ..
本明細書で直接的または間接的に説明される「平面視(または平面視形状)」は、二次電池を構成する電極材層の積層方向(電池、電極組立体または電極材層の厚み方向)に沿って対象物を外側からとらえた場合の形態に基づいて基づいている。また、本明細書で直接的または間接的に説明される「断面視(または断面視形状)」は、二次電池を構成する電極材層の積層方向(電池または電極材層の厚み方向)に沿って二次電池を切り取った仮想的な断面に基づいて基づいている。 The "plan view (or plan view shape)" described directly or indirectly in the present specification is the stacking direction of the electrode material layers constituting the secondary battery (thickness direction of the battery, the electrode assembly, or the electrode material layer). ) Is based on the form when the object is grasped from the outside. Further, the “cross-sectional view (or cross-sectional view shape)” described directly or indirectly in the present specification is in the stacking direction of the electrode material layers constituting the secondary battery (thickness direction of the battery or the electrode material layer). It is based on a hypothetical cross section of the rechargeable battery cut out along.
更に、本明細書で直接的または間接的に用いる「上下方向」および「左右方向」は、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。 Further, the "vertical direction" and the "horizontal direction" used directly or indirectly in the present specification correspond to the vertical direction and the horizontal direction in the drawings, respectively. Unless otherwise specified, the same code or symbol shall indicate the same member or the same meaning.
[本発明で製造される二次電池の構成]
本発明の製造方法では二次電池が得られる。本明細書でいう「二次電池」とは、充電・放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。従って、本発明の製造方法で得られる二次電池は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば蓄電デバイスなども対象に含まれ得る。
[Structure of a secondary battery manufactured by the present invention]
A secondary battery can be obtained by the manufacturing method of the present invention. The term "secondary battery" as used herein refers to a battery that can be repeatedly charged and discharged. Therefore, the secondary battery obtained by the manufacturing method of the present invention is not excessively bound by its name, and for example, a power storage device and the like can be included in the subject.
本発明に係る二次電池は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を有して成る。図13には電極組立体を模式的に例示している。図示されるように、正極1と負極2とはセパレータ3を介して積み重なって電極構成層10を成しており、かかる電極構成層10が少なくとも1つ以上積層して電極組立体が構成されている。二次電池ではこのような電極組立体が電解質(例えば非水電解質)と共に外装体に封入されている。
The secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly in which electrode constituent layers including a positive electrode, a negative electrode, and a separator are laminated. FIG. 13 schematically illustrates an electrode assembly. As shown in the drawing, the
正極は、少なくとも正極材層および正極集電体から構成されている。正極では正極集電体の少なくとも片面に正極材層が設けられており、正極材層には電極活物質として正極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の正極は、それぞれ、正極集電体の両面に正極材層が設けられていてよいし、あるいは、正極集電体の片面にのみ正極材層が設けられていてよい。二次電池のさらなる高容量化の観点でいえば正極は正極集電体の両面に正極材層が設けられていることが好ましい。 The positive electrode is composed of at least a positive electrode material layer and a positive electrode current collector. In the positive electrode, a positive electrode material layer is provided on at least one surface of the positive electrode current collector, and the positive electrode material layer contains a positive electrode active material as an electrode active material. For example, each of the plurality of positive electrodes in the electrode assembly may be provided with positive electrode material layers on both sides of the positive electrode current collector, or may be provided with positive electrode material layers on only one side of the positive electrode current collector. .. From the viewpoint of further increasing the capacity of the secondary battery, it is preferable that the positive electrode is provided with positive electrode material layers on both sides of the positive electrode current collector.
負極は、少なくとも負極材層および負極集電体から構成されている。負極では負極集電体の少なくとも片面に負極材層が設けられており、負極材層には電極活物質として負極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の負極は、それぞれ、負極集電体の両面に負極材層が設けられていてよいし、あるいは、負極集電体の片面にのみ負極材層が設けられていてよい。二次電池のさらなる高容量化の観点でいえば負極は負極集電体の両面に負極材層が設けられていることが好ましい。 The negative electrode is composed of at least a negative electrode material layer and a negative electrode current collector. In the negative electrode, a negative electrode material layer is provided on at least one surface of the negative electrode current collector, and the negative electrode material layer contains a negative electrode active material as an electrode active material. For example, each of the plurality of negative electrodes in the electrode assembly may be provided with a negative electrode material layer on both sides of the negative electrode current collector, or may be provided with a negative electrode material layer on only one side of the negative electrode current collector. .. From the viewpoint of further increasing the capacity of the secondary battery, it is preferable that the negative electrode is provided with negative electrode material layers on both sides of the negative electrode current collector.
正極および負極に含まれる電極活物質、即ち、正極活物質および負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層に含まれる正極活物質」および「負極材層に含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極と負極との間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極材層および負極材層は特にリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、非水電解質を介してリチウムイオンが正極と負極との間で移動して電池の充放電が行われる非水電解質二次電池となっていることが好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、本発明の製造方法で得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン電池に相当し、正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有している。 The electrode active materials contained in the positive electrode and the negative electrode, that is, the positive electrode active material and the negative electrode active material are substances that are directly involved in the transfer of electrons in the secondary battery, and are the main substances of the positive and negative electrodes that are responsible for charge / discharge, that is, the battery reaction. be. More specifically, ions are brought to the electrolyte due to the "positive electrode active material contained in the positive electrode material layer" and the "negative electrode active material contained in the negative electrode material layer", and such ions are transferred between the positive electrode and the negative electrode. The electrons are transferred and charged / discharged. The positive electrode material layer and the negative electrode material layer are particularly preferably layers capable of occluding and releasing lithium ions. That is, it is preferable that the non-aqueous electrolyte secondary battery is a non-aqueous electrolyte secondary battery in which lithium ions move between the positive electrode and the negative electrode via the non-aqueous electrolyte to charge and discharge the battery. When lithium ions are involved in charging / discharging, the secondary battery obtained by the production method of the present invention corresponds to a so-called lithium ion battery, and the positive electrode and the negative electrode have layers capable of occluding and discharging lithium ions.
正極材層の正極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダー(結着材とも称される)が正極材層に含まれていることが好ましい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層に含まれていてもよい。同様にして、負極材層の負極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれることが好ましく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層に含まれていてもよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層および負極材層はそれぞれ正極合材層および負極合材層などと称すこともできる。 When the positive electrode active material of the positive electrode material layer is composed of, for example, granules, it is preferable that the positive electrode material layer contains a binder (also referred to as a binder) for sufficient contact between particles and shape retention. Further, a conductive auxiliary agent may be contained in the positive electrode material layer in order to facilitate the transfer of electrons that promote the battery reaction. Similarly, when the negative electrode active material of the negative electrode material layer is composed of particles, for example, it is preferable that the negative electrode active material contains a binder for sufficient contact between particles and shape retention, and facilitates the transfer of electrons that promote the battery reaction. A conductive auxiliary agent may be contained in the negative electrode material layer. As described above, since the form is composed of a plurality of components, the positive electrode material layer and the negative electrode material layer can also be referred to as a positive electrode mixture layer and a negative electrode mixture layer, respectively.
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であることが好ましい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも1種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。つまり、本発明の製造方法で得られる二次電池の正極材層においては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質は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であってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。あくまでも例示にすぎないが、本発明の製造方法で得られる二次電池では、正極材層に含まれる正極活物質がコバルト酸リチウムとなっていてよい。 The positive electrode active material is preferably a substance that contributes to the occlusion and release of lithium ions. From this point of view, the positive electrode active material is preferably, for example, a lithium-containing composite oxide. More specifically, the positive electrode active material is preferably a lithium transition metal composite oxide containing lithium and at least one transition metal selected from the group consisting of cobalt, nickel, manganese and iron. That is, such a lithium transition metal composite oxide is preferably contained as a positive electrode active material in the positive electrode material layer of the secondary battery obtained by the production method of the present invention. For example, the positive electrode active material may be lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganate, lithium iron phosphate, or a part of the transition metal thereof replaced with another metal. Such a positive electrode active material may be contained as a single species, but may be contained in combination of two or more species. Although it is merely an example, in the secondary battery obtained by the production method of the present invention, the positive electrode active material contained in the positive electrode material layer may be lithium cobalt oxide.
正極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビリニデン、ビリニデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビリニデンフルオライド−テトラフルオロチレン共重合体およびポリテトラフルオロチレンなどから成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。正極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。例えば、正極材層のバインダーはポリフッ化ビニリデンであってよく、また、正極材層の導電助剤はカーボンブラックであってよい。あくまでも例示にすぎないが、正極材層のバインダーおよび導電助剤は、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックとの組合せとなっていてよい。 The binder that can be contained in the positive electrode material layer is not particularly limited, but is limited to, but is not limited to, a polyvinylidene fluoride, a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, a bilinidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, and the like. At least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene and the like can be mentioned. The conductive auxiliary agent that can be contained in the positive electrode material layer is not particularly limited, but is limited to carbon black such as thermal black, furnace black, channel black, ketjen black and acetylene black, graphite, carbon nanotubes, and vapor phase growth. At least one selected from carbon fibers such as carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum and silver, and polyphenylene derivatives can be mentioned. For example, the binder of the positive electrode material layer may be polyvinylidene fluoride, and the conductive auxiliary agent of the positive electrode material layer may be carbon black. Although only an example, the binder and the conductive auxiliary agent of the positive electrode material layer may be a combination of polyvinylidene fluoride and carbon black.
負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、または、リチウム合金などであることが好ましい。 The negative electrode active material is preferably a substance that contributes to the occlusion and release of lithium ions. From this point of view, the negative electrode active material is preferably, for example, various carbon materials, oxides, lithium alloys, or the like.
負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体との接着性が優れる点などで好ましい。負極活物質の酸化物としては、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から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、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であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていることが好ましい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。あくまでも例示にすぎないが、本発明の製造方法で得られる二次電池では、負極材層の負極活物質が人造黒鉛となっていてよい。 Examples of various carbon materials for the negative electrode active material include graphite (natural graphite, artificial graphite), hard carbon, soft carbon, and diamond-like carbon. In particular, graphite is preferable because it has high electron conductivity and excellent adhesion to a negative electrode current collector. Examples of the oxide of the negative electrode active material include at least one selected from the group consisting of silicon oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, lithium oxide and the like. The lithium alloy of the negative electrode active material may be any metal that can be alloyed with lithium, for example, Al, Si, Pb, Sn, In, Bi, Ag, Ba, Ca, Hg, Pd, Pt, Te, Zn, It may be a binary, ternary or higher alloy of a metal such as La and lithium. It is preferable that such an oxide is amorphous as its structural form. This is because deterioration due to non-uniformity such as grain boundaries or defects is less likely to occur. Although it is merely an example, in the secondary battery obtained by the production method of the present invention, the negative electrode active material of the negative electrode material layer may be artificial graphite.
負極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。例えば、負極材層に含まれるバインダーはスチレンブタジエンゴムとなっていてよい。負極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。なお、負極材層には、電池製造時に使用された増粘剤成分(例えばカルボキシルメチルセルロース)に起因する成分が含まれていてもよい。 The binder that can be contained in the negative electrode material layer is not particularly limited, but is at least one selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, polyacrylic acid, polyvinylidene fluoride, polyimide-based resin, and polyamide-imide-based resin. Can be mentioned. For example, the binder contained in the negative electrode material layer may be styrene-butadiene rubber. The conductive auxiliary agent that can be contained in the negative electrode material layer is not particularly limited, but is limited to carbon black such as thermal black, furnace black, channel black, ketjen black and acetylene black, graphite, carbon nanotubes, and vapor phase growth. At least one selected from carbon fibers such as carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum and silver, and polyphenylene derivatives can be mentioned. The negative electrode material layer may contain a component derived from a thickener component (for example, carboxylmethyl cellulose) used at the time of manufacturing the battery.
あくまでも例示にすぎないが、負極材層における負極活物質およびバインダーは人造黒鉛とスチレンブタジエンゴムとの組合せになっていてよい。 Although only an example, the negative electrode active material and the binder in the negative electrode material layer may be a combination of artificial graphite and styrene-butadiene rubber.
正極および負極に用いられる正極集電体および負極集電体は電池反応に起因して活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような集電体は、シート状の金属部材であってよく、多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極に用いられる正極集電体は、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも1種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極に用いられる負極集電体は、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも1種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。 The positive electrode current collector and the negative electrode current collector used for the positive electrode and the negative electrode are members that contribute to collecting and supplying electrons generated by the active material due to the battery reaction. Such a current collector may be a sheet-shaped metal member and may have a perforated or perforated form. For example, the current collector may be a metal leaf, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like. The positive electrode current collector used for the positive electrode is preferably made of a metal foil containing at least one selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, nickel and the like, and may be, for example, an aluminum foil. On the other hand, the negative electrode current collector used for the negative electrode is preferably one made of a metal foil containing at least one selected from the group consisting of copper, stainless steel, nickel and the like, and may be, for example, a copper foil.
正極および負極に用いられるセパレータは、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータは、正極と負極と間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。好ましくは、セパレータは多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有している。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータとして用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン(PE)のみ又はポリプロピレン(PP)のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータは、“PE製の微多孔膜”と“PP製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータの表面が無機粒子コート層や接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面が接着性を有していてもよい。なお、本発明において、セパレータは、その名称によって特に拘泥されるべきでなく、同様の機能を有する固体電解質、ゲル状電解質、絶縁性の無機粒子などであってもよい。 The separator used for the positive electrode and the negative electrode is a member provided from the viewpoint of preventing a short circuit due to contact between the positive and negative electrodes and retaining an electrolyte. In other words, it can be said that the separator is a member through which ions pass while preventing electronic contact between the positive electrode and the negative electrode. Preferably, the separator is a porous or microporous insulating member and has a film morphology due to its small thickness. Although only an example, a microporous polyolefin membrane may be used as the separator. In this regard, the microporous membrane used as the separator may contain, for example, only polyethylene (PE) or polypropylene (PP) as the polyolefin. Furthermore, the separator may be a laminate composed of a "microporous membrane made of PE" and a "microporous membrane made of PP". The surface of the separator may be covered with an inorganic particle coat layer, an adhesive layer, or the like. The surface of the separator may have adhesiveness. In the present invention, the separator should not be particularly bound by its name, and may be a solid electrolyte, a gel-like electrolyte, an insulating inorganic particle, or the like having the same function.
本発明の製造方法で得られる二次電池では、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から成る電極組立体が電解質と共に外装に封入されている。正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する場合、電解質は有機電解質・有機溶媒などの“非水系”の電解質であることが好ましい(すなわち、電解質が非水電解質となっていることが好ましい)。電解質では電極(正極・負極)から放出された金属イオンが存在することになり、それゆえ、電解質は電池反応における金属イオンの移動を助力することになる。 In the secondary battery obtained by the manufacturing method of the present invention, an electrode assembly composed of an electrode constituent layer including a positive electrode, a negative electrode and a separator is enclosed in an exterior together with an electrolyte. When the positive electrode and the negative electrode have a layer capable of occluding and releasing lithium ions, the electrolyte is preferably a "non-aqueous" electrolyte such as an organic electrolyte or an organic solvent (that is, the electrolyte is a non-aqueous electrolyte). preferable). In the electrolyte, metal ions emitted from the electrodes (positive electrode / negative electrode) are present, and therefore, the electrolyte assists the movement of the metal ions in the battery reaction.
非水電解質は、溶媒と溶質とを含む電解質である。具体的な非水電解質の溶媒としては、少なくともカーボネートを含んで成るものが好ましい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および/または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)およびビニレンカーボネート(VC)から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)およびジプロピルカーボネート(DPC)から成る群から選択される少なくも1種を挙げることができる。あくまでも例示にすぎないが、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられてよく、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物が用いられる。また、具体的な非水電解質の溶質としては、例えば、LiPF6および/またはLiBF4などのLi塩が好ましく用いられる。 A non-aqueous electrolyte is an electrolyte containing a solvent and a solute. As a specific solvent for the non-aqueous electrolyte, one containing at least carbonate is preferable. Such carbonates may be cyclic carbonates and / or chain carbonates. Although not particularly limited, the cyclic carbonates include at least one selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC) and vinylene carbonate (VC). be able to. Examples of the chain carbonates include at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dipropyl carbonate (DPC). Although only an example, a combination of cyclic carbonates and chain carbonates may be used as the non-aqueous electrolyte, and for example, a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate is used. Further, as a specific non-aqueous electrolyte solute, for example, a Li salt such as LiPF 6 and / or LiBF 4 is preferably used.
二次電池の外装体は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を包み込むものであるが、ハードケースの形態であってよく、あるいは、ソフトケースの形態であってもよい。具体的には、外装体は、いわゆる金属缶に相当するハードケース型であってもよく、あるいは、いわゆるラミネートフィルムから成るパウチに相当するソフトケース型であってもよい。 The exterior body of the secondary battery encloses the electrode assembly in which the electrode constituent layers including the positive electrode, the negative electrode, and the separator are laminated, but may be in the form of a hard case or even in the form of a soft case. good. Specifically, the exterior body may be a hard case type corresponding to a so-called metal can, or a soft case type corresponding to a pouch made of a so-called laminated film.
[本発明の製造方法の特徴]
本発明の製造方法は、電極組立体の製作過程に特徴を有している。特に、本発明は、平面積層構造の電極組立体を“最外層電極”とそれ以外の“部分電極組立体”とに分け、最外層電極に対して熱接合処理を施すといった思想を有している。
[Characteristics of the manufacturing method of the present invention]
The manufacturing method of the present invention is characterized in the manufacturing process of the electrode assembly. In particular, the present invention has an idea that an electrode assembly having a planar laminated structure is divided into an "outermost layer electrode" and another "partial electrode assembly", and the outermost layer electrode is subjected to a thermal bonding treatment. There is.
本発明の製造方法では、電極組立体の最外層として用いられる最外層電極を外装体に熱接合させる。つまり、電極組立体を完成させるに先立って、電極組立体を収納するための外装体に対して“電極組立体の最外層となる電極”を熱接合させる。 In the manufacturing method of the present invention, the outermost layer electrode used as the outermost layer of the electrode assembly is heat-bonded to the outer body. That is, prior to completing the electrode assembly, the "electrode which is the outermost layer of the electrode assembly" is heat-bonded to the exterior body for accommodating the electrode assembly.
本発明でいう「熱接合」とは、広義には、熱によって接続処理を行うことを意味し、狭義には、外部から供される熱作用を通じて最外層電極と外装体とを互いに接続することを意味している。 The term "thermal bonding" as used in the present invention means that the connection process is performed by heat in a broad sense, and in a narrow sense, the outermost layer electrode and the exterior body are connected to each other through a heat action provided from the outside. Means.
図1および図2に示すように、二次電池300は、電極組立体100が外装体200に収容されることで得られる。最外層電極100Aは、電極組立体100を構成する電極のうち、最も外側に位置付られる電極であるところ、本発明では、この最外層電極100Aを外装体200に熱接合させる(図1および図2参照)。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図示する態様から分かるように、本明細書で用いる「最外層電極」といった用語は、二次電池の電極組立体を構成する電極のうち最も外側に位置付けられる電極のことを指している。つまり、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層が積層して成る電極組立体のなかで、表層(外側主面)を構成することになる電極が最外層電極に相当する。かかる最外層電極は、あくまでも二次電池の電極ゆえ、実質的には正極および負極のいずれ一方に相当する。 As can be seen from the illustrated embodiment, the term "outermost layer electrode" as used herein refers to the outermost electrode that constitutes the electrode assembly of the secondary battery. That is, in the electrode assembly in which the electrode constituent layers including the positive electrode, the negative electrode and the separator are laminated, the electrode that constitutes the surface layer (outer main surface) corresponds to the outermost layer electrode. Since the outermost layer electrode is an electrode of a secondary battery, it substantially corresponds to either a positive electrode or a negative electrode.
本発明の製造方法では、電極組立体100を構成する前段階の最外層電極100Aを熱接合に付す。特に、電極組立体100が収容されることになる外装体200に対して、その電極組立体100の構成要素として用いられる最外層電極100Aを熱接合させる。このような熱接合によって、最外層電極100Aが外装体200に固定され、最外層電極100Aの反りが減じられる。換言すれば、本発明の製造方法では、最外層電極100Aの反りが減じられた状態が得られるように、最外層電極100Aと外装体200とを熱接合処理を通じて互いに固定または一体化させる。
In the manufacturing method of the present invention, the
外装体200に熱接合された後、最外層電極100Aは“最外層以外を構成することになる電極”と組み合わされる。つまり、外装体200に熱接合された最外層電極100Aは、“最外層以外を構成する電極”と組み合わされ、電極組立体100とされる。これは、“電極組立体のうち最外層以外の部分に相当する部分電極組立体100B”と“外装体に熱接合された最外層電極100A”とを互いに合わせ、電極組立体100を得ることを意味している(図1および図2参照)。なお、本明細書でいう「部分電極組立体」とは、最外層電極を設けて最終的に電極組立体(完成物)を得る前段階のものであって、電極組立体の前駆体に相当する。あくまでも例示にすぎないが、部分電極組立体に含まれる電極(正極および負極)は、両面電極、すなわち、電極集電体の両主面に電極材層が設けられた電極であることが好ましい。
After being heat-bonded to the
本発明の製造方法で得られる電極組立体100は、あくまでも、外装体200の内部に位置付けられるものである。電極組立体を完成させるに先立っては、最外層電極100Aを外装体200の内面に予め固定化することになる。つまり、本発明の製造方法では、最外層電極100Aを外装体200の内面に対して熱接合させる。特に、外装体200の内面のうち外装体主面を形成する内側の主面に対して最外層電極100Aが熱接合されることが好ましい。これは、最外層電極と外装体とを互いに重ね合わせた後、好ましくは外装体の内側から熱接合処理を行うこと(外装体の外側からの熱接合処理でないこと)を意味している。
The
本発明の製造方法では、外装体に熱接合された最外層電極100Aは、その熱接合に起因して外装体と一体化し、反りが減じられた状態となる。つまり、最外層電極100Aは、接合前に反りが生じていたとしても、熱接合による外装体との一体化に起因して反りが矯正される。また、そのように外装体と一体化した最外層電極100は、後刻で更なるプレス処理(例えば、電極組立体の全体に対するプレス処理)などの外変動を受けたとしても、熱接合部の存在により反ることが防止されている。よって、本発明で熱接合された最外層電極100Aは、反りが低減又は回避されているといえる。
In the manufacturing method of the present invention, the
反りを低減・回避された最外層電極100Aであるがゆえ、それから得られる電極組立体も同様にして反りが低減・回避される。例えば、電極組立体では反りに起因した積層ズレなどが防止されるので、エネルギー密度低下などが抑制または回避された二次電池を結果として得ることができる。また、最外層電極の反りを無くす付加的な処置が必要なくなる。例えば、反り緩和のために電極集電体として厚い金属箔を使用したり、電極の密度を下げたりする必要性が減じられる。したがって、このような観点でも反りに起因したエネルギー密度低下を抑制または回避できる。
Since the
本発明の製造方法で行う熱接合は、あくまでも反り防止のためである。その反り防止効果が特に奏される点でいえば、最外層電極が片面電極であることが好ましい。つまり、最外層電極として、集電体の一方の主面にのみ電極材層が設けられた電極を用いることが好ましい。よって、集電体の一方の主面に電極材原料を塗布および乾燥した後でプレス処理して得られる電極を最外層電極として用い、その電極を外装体に対して熱接合させる。片面電極の場合、その電極の集電体が外装体と直接的に接するように片面電極と外装体とを互いに重ね合わせ、外装体の内側から熱接合処理を行うことが好ましい。なお、最外層電極が片面電極の場合、そもそも、最外層電極が両面電極の場合よりも電池の単位体積当たりのエネルギー密度が向上し得る。なぜなら、最外層電極が両面電極の場合では最も外側になる電極材層(内側の電極と直接対向していない側の電極材層)が電池容量形成に実質的に有効に寄与し得ないからである。つまり、片面電極とすることでその有効に寄与し得ない部分の体積を減じることができるからである。 The thermal bonding performed by the manufacturing method of the present invention is only for the purpose of preventing warpage. The outermost layer electrode is preferably a single-sided electrode in that the warp prevention effect is particularly exhibited. That is, as the outermost layer electrode, it is preferable to use an electrode in which the electrode material layer is provided only on one main surface of the current collector. Therefore, the electrode obtained by applying the electrode material raw material to one main surface of the current collector, drying it, and then pressing it is used as the outermost layer electrode, and the electrode is heat-bonded to the exterior body. In the case of a single-sided electrode, it is preferable that the single-sided electrode and the exterior body are superposed on each other so that the current collector of the electrode is in direct contact with the exterior body, and the heat bonding treatment is performed from the inside of the exterior body. When the outermost layer electrode is a single-sided electrode, the energy density per unit volume of the battery can be improved as compared with the case where the outermost layer electrode is a double-sided electrode. This is because, when the outermost layer electrode is a double-sided electrode, the outermost electrode material layer (the electrode material layer on the side that does not directly face the inner electrode) cannot substantially effectively contribute to the formation of battery capacity. be. That is, by using a single-sided electrode, it is possible to reduce the volume of a portion that cannot contribute to its effectiveness.
ある好適な態様では、最外層電極の外縁部分に熱接合を施す。つまり、図2に示すように、最外層電極110Aの周縁領域を熱接合に付し、最外層電極と外装体とを互いに一体化させる。最外層電極に反りが生じる場合、反り変位は一般に電極周縁部分で大きい(図12参照)。よって、外縁部分の熱接合は、反り変位が大きい箇所を外装体に固定することができ、最外層電極の反りをより効果的に矯正できる。
In one preferred embodiment, the outer edge of the outermost layer electrode is thermally bonded. That is, as shown in FIG. 2, the peripheral region of the
本明細書でいう「外縁部分」とは、最外層電極の積層方向に沿ってみた平面視において、電極周縁領域を指している。図3に示すように、平面視において最外層電極の最外エッジからその内側へと僅かに至る局所領域を指している。あくまでも例示にすぎないが、最外層電極の最外エッジ辺から電極幅寸法(当該最外エッジ辺からその垂直方向に沿った電極幅寸法)の1%以上35%以下、好ましくは1%以上25%以下、より好ましくは1%以上15%以下(例えば、1%以上10%以下あるいは1%以上5%以下)に相当する分だけ内側に至るまでの局所領域が外縁部分に相当する。 The "outer edge portion" as used herein refers to an electrode peripheral region in a plan view along the stacking direction of the outermost layer electrodes. As shown in FIG. 3, it refers to a local region slightly extending from the outermost edge of the outermost layer electrode to the inside thereof in a plan view. Although it is merely an example, it is 1% or more and 35% or less, preferably 1% or more and 25% or less of the electrode width dimension from the outermost edge side of the outermost layer electrode (the electrode width dimension along the vertical direction from the outermost edge side). The local region up to the inside corresponds to the outer edge portion by the amount corresponding to% or less, more preferably 1% or more and 15% or less (for example, 1% or more and 10% or less or 1% or more and 5% or less).
本発明では、最外層電極110Aにおいて電極材115が設けられていない集電体露出領域118に対して熱接合を施すことが好ましい(図4および図5参照)。図5では、熱接合処理によって形成される熱接合物が“350”で示されている。電極は集電体の主面に電極材原料を塗布および乾燥して得られるものであるところ、電極材原料の未塗布領域に熱接合を施して、かかる未塗布領域を外装体と一体化させることが好ましい。集電体露出領域への熱接合の場合、最外層電極の電極材層が熱接合に付されず、最外層電極の集電体が熱接合に付されるので、電極材層(正極材層または負極材層)に対して不都合な熱影響を減じることができる。特に、最外層電極110Aの外縁部分に位置付けられた集電体露出領域118に対して熱接合を施すことがより好ましい(図4および図5参照)。かかる場合、熱接合を施す「最外層電極の外縁部分」が集電体露出領域に相当する。ある1つの好適な態様では、最外層電極は、部分電極組立体よりも平面視サイズが大きく、その大きくなった部分を熱接合に付す。より具体的には、部分電極組立体(特にそれを構成する各電極)と比べた場合、電極材原料の塗布領域の平面視サイズが互いに同じでありつつも、電極材原料の未塗布領域(特に電極外縁部分の未塗布領域)の平面視サイズがより大きくなった最外層電極を用いてよく、かかるサイズ増しに寄与している未塗布領域を熱接合に付してよい。なお、外装体内に設けられる電極組立体については、好ましくは、部分電極組立体110Bにタブが設けられる一方、最外層電極110Aにタブが設けられない(図1参照)。よって、部分電極組立体のタブが位置付けられる外装体内部にはタブに起因したスペースがもたらされ得るところ、そのスペース部分に最外層電極のサイズ増しに寄与する領域(すなわち、熱接合に付される外縁部分)が位置付けられるようにしてもよい。
In the present invention, it is preferable that the
最外層電極の外縁部分のなかでも、最外層電極のコーナー部に熱接合を施すことが好ましい。つまり、図6(a)〜(d)に示すように、最外層電極110Aの積層方向に沿ってみた平面視において、最外層電極110Aの輪郭コーナー119の近傍領域を熱接合に付し、最外層電極と外装体とを互いに一体化させてよい。これにより、反り変位が特に大きい箇所を外装体に固定でき、外装体に熱接合させる最外層電極の反りをより効果的に矯正できる。より好ましくは、集電体露出領域となる最外層電極のコーナー領域に熱接合を施す。電極材に悪影響を与えることなく、最外層電極を外装体と一体化させ、反りを矯正できるからである。
Among the outer edge portions of the outermost layer electrode, it is preferable to heat-bond the corner portions of the outermost layer electrode. That is, as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d), in a plan view along the stacking direction of the
本発明の製造方法では、熱接合を点状または線状に局所的に施してよい。つまり、図5(a)〜(d)および図6(a)〜(d)に示すように、最外層電極110Aを全体的または広範に熱接合に付すのではなく、部分的かつ狭小に熱接合に付して熱接合部350を形成してよい。“点状”の場合、図5(a)〜(c)および図6(a)〜(c)に示すように、なるたけ狭小の接合部350が形成されるようにスポット的な熱接合を行うことが好ましい。“線状”の場合、図5(d)および図6(d)に示すように、細長い接合部350が形成されるように連続的に熱接合を行うことが好ましい。かかる細長い接合部は、平面視において、直線状に限らず、曲線状あるいは周期的に蛇行する形態を有するものであってもよい。“点状”および“線状”のいずれであっても、熱接合を離散的または断続的に実施してよく、それにより熱接合部を少なくとも2つ形成してよい。なお、図5(a)〜(d)および図6(a)〜(d)に示す態様は、最外層電極の外縁部分(特に、外縁部分に位置付けられた集電体露出領域)に対して点状または線状に熱接合が施された態様に相当する。
In the production method of the present invention, thermal bonding may be locally applied in a punctate or linear manner. That is, as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d) and FIGS. 6 (a) to 6 (d), the
このような点状または線状の熱接合は、“対称的”に行ってよい。より具体的には、図5(a)〜(d)および図6(a)〜(d)に示すように、少なくとも2つの熱接合部350が対称的な位置関係を有するように熱接合を行ってよい。本明細書において「対称的な位置関係を有する」とは、最外層電極の積層方向に沿ってみた平面視において、少なくとも2つの熱接合部が互いに点対称または線対称の関係を有することを意味している。全ての熱接合部が対称である必要はなく、そのうちの少なくとも2以上(例えば、4、6、8、10などの偶数個)の熱接合部が互いに対称的な位置関係または配置関係を有していればよい。ただし、対称的でなくとも、四隅でなくとも一定の効果を奏することはいうまでもない。
Such punctate or linear thermal bonding may be performed "symmetrically". More specifically, as shown in FIGS. 5A to 5D and FIGS. 6A to 6D, the thermal bonding is performed so that at least two
本発明の製造方法で実施する熱接合は、熱による接続処理に供するものであれば、特に制限はない。例えば、熱接合として、アーク溶接、高エネルギービーム溶接、抵抗溶接、エレクトロスラグ溶接、ガス溶接、テルミット溶接および超音波溶接から成る群から選択される少なくとも1種を行ってよい。なお、アーク溶接には、被覆アーク溶接、ティグ溶接、ガスシールドアーク溶接、サブマージアーク溶接、セルフシールドアーク溶接、スタッド溶接およびエレクトロガス溶接などが含まれる。また、高エネルギービーム溶接には、電子ビーム溶接およびレーザ溶接が含まれる。 The thermal bonding carried out by the production method of the present invention is not particularly limited as long as it is subjected to a thermal connection process. For example, as thermal welding, at least one selected from the group consisting of arc welding, high energy beam welding, resistance welding, electroslag welding, gas welding, thermit welding and ultrasonic welding may be performed. The arc welding includes coated arc welding, TIG welding, gas shielded arc welding, submerged arc welding, self-shielded arc welding, stud welding, electrogas welding and the like. High energy beam welding also includes electron beam welding and laser welding.
ある好適な態様では、熱接合として高エネルギービーム溶接を行う。高エネルギービームは電子ビームまたはレーザビームであってよい。電子ビームまたはレーザビームは集束させることが容易であり、より好適な熱接合を行うことができる。電子ビーム溶接(EBW:Electron Beam Welding)は、電子銃から放出された電子を集束した高速電子流として溶接を行うことができる。一方、レーザ溶接法(LBW:Laser Beam Welding)は、レーザビーム/レーザー光をレンズやミラーで集光することで照射して溶接を行うことができる。 In one preferred embodiment, high energy beam welding is performed as a thermal junction. The high energy beam may be an electron beam or a laser beam. The electron beam or laser beam can be easily focused and more suitable thermal bonding can be performed. Electron beam welding (EBW) can perform welding as a high-speed electron flow that focuses the electrons emitted from an electron gun. On the other hand, in the laser welding method (LBW: Laser Beam Welding), welding can be performed by irradiating a laser beam / laser beam by condensing it with a lens or a mirror.
より高い出力密度を有し、局所的な熱接合を行う観点でいえば、熱接合として、レーザ溶接を行うことが好ましい。つまり、レーザ溶接では、局所的に(例えば点状または線状に)熱接合処理を施しやすいといえる。あくまでも例示にすぎないが、レーザ溶接としては、ガルバノミラーを用いたレーザ溶接を行ってよい。かかるレーザ溶接では、レーザビーム/レーザー光を高精度で走査できるガルバノミラーによる反射を利用して、高速かつ自在なポイントに熱接合処理を行うことができる。 From the viewpoint of having a higher output density and performing local thermal bonding, it is preferable to perform laser welding as the thermal bonding. That is, it can be said that in laser welding, it is easy to locally (for example, in a dot or linear shape) heat bonding treatment. Although it is merely an example, laser welding using a galvanometer mirror may be performed as the laser welding. In such laser welding, it is possible to perform a thermal bonding process at a high speed and at a flexible point by utilizing reflection by a galvanometer mirror capable of scanning a laser beam / laser beam with high accuracy.
本発明は、種々の態様で具現化することができる。以下それについて詳述する。 The present invention can be embodied in various aspects. It will be described in detail below.
(最外層負極の態様)
かかる態様は、最外層電極が負極となる態様である。つまり、外装体に熱接合させる電極として負極を用いる。負極は片面電極であることが好ましく、それゆえ、集電体の一方の主面にのみ電極材層が設けられた電極を用いることが好ましい。負極集電体の一方の主面に負極極材原料(負極活物質を含む原料)を塗布および乾燥した後でプレス処理して得られる片面電極を外装体に熱接合させることが好ましい。
(Aspect of outermost negative electrode)
In such a mode, the outermost layer electrode serves as a negative electrode. That is, a negative electrode is used as an electrode to be thermally bonded to the exterior body. The negative electrode is preferably a single-sided electrode, and therefore it is preferable to use an electrode having an electrode material layer provided only on one main surface of the current collector. It is preferable to heat-bond the single-sided electrode obtained by applying a negative electrode electrode material (raw material containing a negative electrode active material) to one main surface of the negative electrode current collector, drying the negative electrode, and then pressing the electrode to the exterior body.
負極では集電体として例えば銅箔(すなわち、銅材質)を用いることが多い。一方、外装体は、後述するハードケース型外装体の場合、その材質としてステンレス鋼(SUS鋼)を用いることが多い。このような材質では、両者の融点が比較的近くなるので(より具体的には、正極集電体のアルミ材と外装体のステンレス鋼材との関係よりも互いの融点が近くなるので)、熱接合の処理時間をより短くすることができる。つまり、電極組立体および外装体に対して過度な入熱を避けやすくなり、熱履歴の点でより好ましい二次電池を得ることができる。また、負極集電体としての銅箔は、そもそも熱伝導率がより高いので(より具体的には、正極集電体のアルミ箔よりも高いので)、その点でも熱接合の処理時間をより短くできる。 In the negative electrode, for example, a copper foil (that is, a copper material) is often used as a current collector. On the other hand, in the case of the hard case type exterior body described later, stainless steel (SUS steel) is often used as the material of the exterior body. In such a material, the melting points of both are relatively close to each other (more specifically, the melting points of both are closer to each other than the relationship between the aluminum material of the positive electrode current collector and the stainless steel material of the exterior body). The processing time for joining can be shortened. That is, it becomes easy to avoid excessive heat input to the electrode assembly and the exterior body, and a more preferable secondary battery can be obtained in terms of heat history. In addition, since the copper foil as the negative electrode current collector has a higher thermal conductivity in the first place (more specifically, because it is higher than the aluminum foil of the positive electrode current collector), the heat bonding processing time is also longer in that respect. Can be shortened.
最外層電極として片面電極の負極を用いる場合、負極集電体が外装体と直接的に接するように片面電極と外装体とを互いに重ね合わせ、外装体の内側から熱接合処理を施すことが好ましい。この場合、外装体と最外層電極とが極性同一(すなわち、負極)となる。かかる極性自体は、最終的な二次電池において、電極組立体の正極タブの正極とは適当なガスケットなどを用いて絶縁させておくことが好ましい。 When a negative electrode of a single-sided electrode is used as the outermost layer electrode, it is preferable that the single-sided electrode and the exterior body are overlapped with each other so that the negative electrode current collector is in direct contact with the exterior body, and heat bonding treatment is performed from the inside of the exterior body. .. In this case, the exterior body and the outermost layer electrode have the same polarity (that is, the negative electrode). It is preferable that the polarity itself is insulated from the positive electrode of the positive electrode tab of the electrode assembly by using an appropriate gasket or the like in the final secondary battery.
最外層電極として負極を用いる場合、その負極材層のサイズ(特に平面視サイズ)は、対向する正極の正極材層のサイズよりも大きいことが好ましい。二次電池の使用時のいわゆるデントライトの防止、すなわち、Li析出の防止をより好適に図れるからである。 When a negative electrode is used as the outermost electrode, the size of the negative electrode material layer (particularly the plan view size) is preferably larger than the size of the positive electrode material layer of the opposite positive electrode. This is because it is possible to more preferably prevent so-called dentite when the secondary battery is used, that is, prevent Li precipitation.
(金属缶の態様)
かかる態様は、外装体がいわゆる金属缶となる態様である。つまり、外装体としてハードケース型外装体を用いる態様である。
(Aspect of metal can)
In such a mode, the exterior body is a so-called metal can. That is, it is an embodiment in which a hard case type exterior body is used as the exterior body.
本明細書における「ハードケース型外装体」といった用語は、ソフトケース型外装体(ラミネートフィルムから成るパウチ等のフレキシブルケース)との対比で用いられるものであり、“缶”の如く、剛体材質から成る外装体のことを指している。例えば、ハードケース型外装体としては、ステンレス鋼(SUS鋼)またはアルミニウムなどから成る剛体の外装体であってよい。 The term "hard case type exterior body" in the present specification is used in comparison with a soft case type exterior body (flexible case such as a pouch made of a laminated film), and is made of a rigid body material such as a "can". It refers to the exterior body that consists of. For example, the hard case type exterior body may be a rigid exterior body made of stainless steel (SUS steel), aluminum, or the like.
典型的には、ハードケース型外装体200は、箱形状の本体部250と、蓋部270とから構成される(図1および図2参照)。かかる場合、外装体200の本体部250および蓋部270の少なくとも一方に対して最外層電極110Aを熱接合させる。好ましくは、本体部250および蓋部270の双方に対して、最外層電極110Aをそれぞれ熱接合させる。
Typically, the hard case type
ハードケース型の場合、ステンレス鋼(SUS鋼)またはアルミニウムなどの特に熱導電性を呈する材料から外装体が構成されるので、好適な熱接合処理が実現され易い。また、そもそもハードケースの剛性は、外装体への最外層電極の固定または一体化の点で好ましく、それゆえ、最外層電極のより効果的な反り矯正に資する。 In the case of the hard case type, since the exterior body is composed of a material exhibiting particularly thermal conductivity such as stainless steel (SUS steel) or aluminum, a suitable thermal bonding treatment can be easily realized. Further, the rigidity of the hard case is preferable in terms of fixing or integrating the outermost layer electrode with the exterior body, and therefore contributes to more effective warp correction of the outermost layer electrode.
(接着性セパレータの態様)
かかる態様は、接着性セパレータを積極的に利用する態様である。具体的には、“電極組立体のうち最外層以外の部分に相当する部分電極組立体110B”と“外装体200に熱接合された最外層電極110A”とを互いに合わせて電極組立体を得るに際して、最外層電極110Aと部分電極組立体110Bとの間に接着性セパレータ150を介在させる(図7参照)。
(Aspect of adhesive separator)
Such an embodiment is an embodiment in which an adhesive separator is actively used. Specifically, the "
かかる接着性セパレータ150の介在によって、最外層電極110Aと部分電極組立体110Bとを互いに好適に接合させることができる。よって、最外層電極と部分電極組立体とから構成される電極組立体の一体性が向上し(例えば、電極組立体をプレス処理する際の層ズレなどが防止され)、所望の二次電池を得やすくなる。
By interposing the
接着性セパレータとしては、例えば、ポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)などのポリオレフィンから成る微多孔膜に接着剤層が設けられたものを用いてよい。接着剤層を成す接着剤自体は、常套的な二次電池に対して用いられているものであってよい。あくまでも1つの例示にすぎないが、接着剤層は、絶縁特性を有しており、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)および/またはアクリル系樹脂を含んで成るものであってよい(必要に応じてアルミナなどの無機フィラーが添加されていてもよい)。 As the adhesive separator, for example, a microporous membrane made of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) provided with an adhesive layer may be used. The adhesive itself forming the adhesive layer may be that used for conventional secondary batteries. Although only an example, the adhesive layer has insulating properties and may include, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) and / or an acrylic resin (alumina, if necessary). Inorganic fillers such as may be added).
[本発明の二次電池]
本発明の二次電池は、上述の製造方法で得られるものである。従って、本発明の一態様に係る二次電池は、平面積層構造の電極組立体、および、その電極組立体を収納する外装体を有して成る。特に、本発明の二次電池300では、電極組立体の最外層を構成する最外層電極110Aと外装体200とを互いに接合するための熱接合部350が設けられている(図8参照)。換言すれば、電極組立体100が外装体200の内部に設けられているところ、電極組立体100の最外層電極110Aと外装体200とは互いに固定または一体化されている。
[Secondary battery of the present invention]
The secondary battery of the present invention is obtained by the above-mentioned manufacturing method. Therefore, the secondary battery according to one aspect of the present invention includes an electrode assembly having a planar laminated structure and an exterior body for accommodating the electrode assembly. In particular, the
本発明の二次電池は、最外層電極と外装体とを互いに接合するための熱接合部が設けられており、電極組立体に関連する反りが減じられた又は矯正された状態となっている。より具体的には、電極組立体の最外層電極が反りの減じられた又は矯正された状態となっている。これは、本発明に従って外装体と熱接合された最外層電極100Aが、 反りを低減又は回避された電極となっているといえる。
The secondary battery of the present invention is provided with a thermal junction for joining the outermost layer electrode and the exterior body to each other, and the warp associated with the electrode assembly is reduced or corrected. .. More specifically, the outermost layer electrode of the electrode assembly is in a state where the warp is reduced or corrected. It can be said that the
反りが減じられた又は矯正された電極組立体ゆえ、本発明の二次電池は、積層ズレなどが防止されており、エネルギー密度低下などが抑制された電池となっている。また、反り緩和のために電極集電体として厚い金属箔を使用したり、電極の密度を下げたりされていないところ、かかる点でも反りに起因するエネルギー密度低下が抑制された電池となっている。 Since the electrode assembly has reduced or corrected warpage, the secondary battery of the present invention is a battery in which stacking misalignment and the like are prevented, and a decrease in energy density and the like is suppressed. In addition, a thick metal foil is not used as the electrode current collector to alleviate the warp, and the density of the electrodes is not lowered. In this respect as well, the battery suppresses the decrease in energy density due to the warp. ..
ある好適な態様では、熱接合部が最外層電極の外縁部分に設けられている。つまり、本発明の二次電池では、外装体と電極組立体の最外層電極とが、好ましくは最外層電極の周縁領域で一体化している。かかる電極組立体は、より好適に反りが減じられた又は矯正された状態ゆえ、本発明の二次電池は、エネルギー密度低下がより効果的に抑制された電池となっている。 In one preferred embodiment, a thermal junction is provided at the outer edge of the outermost layer electrode. That is, in the secondary battery of the present invention, the exterior body and the outermost layer electrode of the electrode assembly are preferably integrated in the peripheral region of the outermost layer electrode. Since the electrode assembly is in a state in which the warp is more preferably reduced or corrected, the secondary battery of the present invention is a battery in which the decrease in energy density is more effectively suppressed.
最外層電極においては電極材が設けられていない集電体露出領域に対して熱接合部が位置付けられていることが好ましい。つまり、本発明の二次電池では、最外層電極の電極材層に形成されたものでなく、最外層電極の集電体に形成された熱接合部を介して、最外層電極と外装体とが一体化していることが好ましい。かかる場合、熱接合部が位置付けられている「最外層電極の外縁部分」が集電体露出領域に相当する。 In the outermost layer electrode, it is preferable that the thermal junction is positioned with respect to the exposed region of the current collector in which the electrode material is not provided. That is, in the secondary battery of the present invention, the outermost layer electrode and the outer body are formed not through the electrode material layer of the outermost layer electrode but through the thermal junction formed in the current collector of the outermost layer electrode. Is preferably integrated. In such a case, the "outer edge portion of the outermost layer electrode" where the thermal junction is positioned corresponds to the current collector exposed region.
ある好適な態様では、最外層電極の外縁部分のなかでも、例えば、最外層電極のコーナー部に熱接合部が位置付けられている。つまり、最外層電極の積層方向に沿ってみた平面視において、最外層電極の輪郭コーナーの近傍領域に位置付けられた熱接合部を介して、最外層電極と外装体とが互いに一体化していてよい。反り変位が特に大きいと考えられる箇所が外装体に固定されるので、より好適に反りが減じられた又は矯正された電極組立体となるからである。 In one preferred embodiment, among the outer edge portions of the outermost layer electrode, for example, the thermal junction portion is positioned at the corner portion of the outermost layer electrode. That is, in a plan view along the stacking direction of the outermost layer electrodes, the outermost layer electrodes and the exterior body may be integrated with each other via a thermal junction located in a region near the contour corner of the outermost layer electrodes. .. This is because the portion where the warp displacement is considered to be particularly large is fixed to the exterior body, so that the electrode assembly has more preferably reduced or corrected warpage.
本発明の二次電池では、熱接合部が点状または線状の局所的な接合部を成していることが好ましい。つまり、最外層電極の全体または広範ではなく、最外層電極の部分的かつ狭小な領域に設けられた熱接合部を介して、最外層電極と外装体とが一体化していることが好ましい。“点状”の場合、熱接合部は、なるたけ狭小の平面視形態を有していることが好ましい。一方、“線状”の場合では、熱接合部が細長い連続的な平面視形態を有していることが好ましい(特に直線状に限らず、曲線状あるいは周期的に蛇行する形態を有していてもよい)。 In the secondary battery of the present invention, it is preferable that the thermal junction forms a point-like or linear local junction. That is, it is preferable that the outermost layer electrode and the exterior body are integrated with each other via a thermal junction provided in a partial and narrow region of the outermost layer electrode, rather than the whole or a wide range of the outermost layer electrode. In the case of "dotted", the thermal junction preferably has a plan view shape as narrow as possible. On the other hand, in the case of "linear", it is preferable that the thermal junction has an elongated continuous plan view shape (not limited to a linear shape, but a curved shape or a periodic meandering shape). May be).
熱接合部は、単一に限らず、少なくとも2つ設けられていてもよい。かかる少なくとも2つの熱接合部が最外層電極の平面視にて対称的な位置関係を有していてもよい。このような“対称的”な熱接合部を備えた電極組立体は、より好適に反りが減じられた又は矯正された状態となり得る。例えば、点状または線状の熱接合部は対称的な位置関係または配置関係を有していてよい。 The number of thermal joints is not limited to one, and at least two may be provided. The at least two thermal junctions may have a symmetrical positional relationship in the plan view of the outermost layer electrode. An electrode assembly with such a "symmetrical" thermal junction can be more preferably warped or straightened. For example, the point-shaped or linear thermal junctions may have a symmetrical positional relationship or arrangement relationship.
ある好適な態様では、最外層電極は、集電体の一方の主面にのみ電極材層が設けられた片面電極となっている。つまり、「集電体の一方の主面に電極材原料を塗布および乾燥した後でプレス処理して得られる電極」が電極組立体の最外層電極として設けられている。片面電極は反りが通常生じやすい電極であるところ、本発明の二次電池では、その片面電極が熱接合部を介して外装体と一体化され、固定化されている。よって、反り変位が特に大きいと一般に考えられる片面電極を含む電極組立体であっても、電極組立体はその反りが減じられた状態又は矯正された状態となっている。 In one preferred embodiment, the outermost layer electrode is a single-sided electrode in which an electrode material layer is provided only on one main surface of the current collector. That is, the "electrode obtained by applying the electrode material raw material to one main surface of the current collector, drying it, and then pressing it" is provided as the outermost layer electrode of the electrode assembly. Whereas a single-sided electrode is an electrode that is usually prone to warpage, in the secondary battery of the present invention, the single-sided electrode is integrated with the exterior body via a thermal junction and is fixed. Therefore, even if the electrode assembly includes a single-sided electrode that is generally considered to have a particularly large warp displacement, the electrode assembly is in a state in which the warp is reduced or corrected.
片面電極の場合、集電体が外装体(特に、外装体の内面)と直接的に接するように片面電極と外装体とが熱接合部を介して一体化されていることが好ましい。例えば、片面電極が負極である場合、その負極と外装体が直接的に接した状態となっているので、外装体と最外層電極とが極性同一、すなわち、“負極”を呈し得る。かかる負極の極性自体は、好ましくは電極組立体の正極タブの“正極”と適当なガスケットなどで絶縁されている。 In the case of a single-sided electrode, it is preferable that the single-sided electrode and the outer body are integrated via a thermal junction so that the current collector is in direct contact with the outer body (particularly, the inner surface of the outer body). For example, when the single-sided electrode is a negative electrode, the negative electrode and the exterior body are in direct contact with each other, so that the exterior body and the outermost layer electrode can exhibit the same polarity, that is, the “negative electrode”. The polarity of the negative electrode itself is preferably insulated from the "positive electrode" of the positive electrode tab of the electrode assembly by an appropriate gasket or the like.
ある好適な態様では、外装体が金属缶となっている。つまり、外装体がハードケース型外装体となっている。例えば、ハードケース型外装体は、ステンレス鋼(SUS鋼)またはアルミニウムなどから成る剛体の外装体であってよい。典型的には、ハードケース型外装体は、箱形状の本体部と、蓋部とから構成されているところ、かかる本体部および蓋部の少なくとも一方と電極組立体の最外層電極とが熱接合部を介して一体化している。好ましくは、本体部および蓋部の双方と電極組立体の最外層電極とが熱接合部を介して一体化している。ハードケースの剛性は、最外層電極の固定または一体化の点で好ましく、それゆえ、より好適に反りが減じられた又は矯正された状態の電極組立体となり易い。 In one preferred embodiment, the exterior is a metal can. That is, the exterior body is a hard case type exterior body. For example, the hard case type exterior body may be a rigid exterior body made of stainless steel (SUS steel), aluminum, or the like. Typically, the hard case type exterior body is composed of a box-shaped main body portion and a lid portion, and at least one of the main body portion and the lid portion is thermally bonded to the outermost layer electrode of the electrode assembly. It is integrated through the part. Preferably, both the main body portion and the lid portion and the outermost layer electrode of the electrode assembly are integrated via the thermal junction portion. The rigidity of the hard case is preferable in terms of fixing or integrating the outermost layer electrode, and therefore, the electrode assembly in a state in which the warp is more preferably reduced or corrected is likely to be obtained.
別のある好適な態様では、最外層電極と直接的に接合した接着性セパレータが電極組立体に含まれている。かかる接着性セパレータは、例えば、ポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)などのポリオレフィンから成る微多孔膜に対して接着剤層(例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)またはアクリル系樹脂を含んで成る接着剤層)が設けられたものであってよい。 In another preferred embodiment, the electrode assembly includes an adhesive separator that is directly bonded to the outermost layer electrode. Such an adhesive separator is an adhesive comprising an adhesive layer (for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) or an acrylic resin) on a microporous film made of a polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP). Layers) may be provided.
本発明の二次電池は、あくまでも外装体の内側主面に対して最外層電極が熱接合されたものである。よって、好ましくは、熱接合部は、外装体の外面に至ることなく該外装体の内面に対して設けられている。仮に熱接合部が外装体の外面に至ると電解液の外部への漏出が懸念される。この点、外装体の外面に至らない熱接合部であるので、本発明の二次電池は、そのような懸念がない安全性のより高い電池となっている。 In the secondary battery of the present invention, the outermost layer electrode is heat-bonded to the inner main surface of the exterior body. Therefore, preferably, the thermal joint portion is provided on the inner surface of the outer body without reaching the outer surface of the outer body. If the thermal junction reaches the outer surface of the exterior body, there is a concern that the electrolytic solution may leak to the outside. In this respect, since the secondary battery of the present invention is a thermal junction portion that does not reach the outer surface of the exterior body, the secondary battery of the present invention is a highly safe battery that does not have such a concern.
本発明の二次電池のより詳細な事項、更なる具体的な態様などその他の事項は、上述の[本発明で製造される二次電池の構成]および[本発明の製造方法の特徴]で説明しているので、重複を避けるために説明を省略する。 Other matters such as more detailed matters and more specific aspects of the secondary battery of the present invention can be found in the above-mentioned [Structure of the secondary battery manufactured by the present invention] and [Characteristics of the manufacturing method of the present invention]. Since it is explained, the explanation is omitted to avoid duplication.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。 Although the embodiments of the present invention have been described above, they merely exemplify typical examples. Therefore, those skilled in the art will easily understand that the present invention is not limited to this, and various aspects are conceivable.
例えば、熱接合部が、その接合処理に起因して“荒れた面”を有する場合、その荒れた面”を遮蔽すべく保護テープを用いてもよい。つまり、最外層電極を外装体に熱接合させた後、その熱接合部にテープを貼り付けてもよい。 For example, if the thermal junction has a "rough surface" due to the bonding process, a protective tape may be used to shield the "rough surface", that is, the outermost layer electrode is heated to the exterior. After joining, a tape may be attached to the thermal joint.
また、上記態様では、電極組立体の平面視形状が矩形状(正方形および長方形)となった態様を主として説明してきたが、本発明はかかる態様に限定されない。例えば、図9に示すように、電極組立体の平面視形状、すなわち、最外層電極110Aの平面視形状が“非矩形状”であっても、本発明は同様に実施できる。つまり、非矩形状の電極組立体であっても、その電極組立体の最外層電極を外装体に熱接合させてよい。好ましくは、非矩形状の最外層電極の外縁部分(より好ましくは、集電体露出領域および/またはコーナー部)を熱接合処理に付して最外層電極100Aと外装体200とを互いに固定または一体化させてよい。このような“非矩形状”の場合であっても、“矩形状”の場合と同様に反りを低減・回避された最外層電極となり、それから得られる電極組立体も反りを低減・回避できる。つまり、結果として、反りに起因するエネルギー密度低下などが抑制された非矩形状の二次電池を得ることができる。
Further, in the above aspect, the aspect in which the electrode assembly has a rectangular shape (square and rectangular shape) in a plan view has been mainly described, but the present invention is not limited to such an aspect. For example, as shown in FIG. 9, even if the plan view shape of the electrode assembly, that is, the plan view shape of the
なお、本明細書でいう「非矩形状」とは、平面視における電極組立体の形状(以下同様)が正方形および長方形といった矩形状の概念に通常含まれるものでない形状を指しており、特にそのような正方形・長方形から部分的に一部欠いた形状のことを指している。従って、広義には、「非矩形状」は、厚み方向にて上側から見た平面視の電極組立体の形状が正方形・長方形でない形状を指しており、狭義には、平面視の電極形状が正方形・長方形をベースにしつつも、それから部分的に一部切欠いた形状(好ましくはベースの正方形・長方形のコーナー部分が切欠かれた形状)となっていることを指している。あくまでも例示にすぎないが、「非矩形状」は、平面視における電極組立体の形状が正方形・長方形をベースとし、かかるベース形状よりも小さい平面視サイズの正方形、長方形、半円形、半楕円形、円形・楕円形の一部またはそれらの組合せ形状を当該ベース形状から切り欠いて得られる形状(特にベース形状のコーナー部分から切り欠いて得られる形状)であってよい(図10参照)。 The term "non-rectangular" as used herein refers to a shape in which the shape of the electrode assembly in a plan view (the same applies hereinafter) is not normally included in the rectangular concept such as square and rectangular, and in particular, the shape thereof. It refers to a shape that is partially missing from a square or rectangle like this. Therefore, in a broad sense, "non-rectangular" refers to a shape in which the shape of the electrode assembly in a plan view seen from above in the thickness direction is not square or rectangular, and in a narrow sense, the shape of the electrode in a plan view is It means that the shape is based on a square / rectangle, but is partially cut out from it (preferably a shape in which the corners of the square / rectangle of the base are cut out). As an example, "non-rectangular" is based on a square / rectangular shape of the electrode assembly in plan view, and is smaller than the base shape in plan view size, square, rectangular, semicircular, or semi-elliptical. , A shape obtained by cutting out a part of a circular or elliptical shape or a combination shape thereof from the base shape (particularly, a shape obtained by cutting out from a corner portion of the base shape) (see FIG. 10).
更にいえば、上記では、複数の熱接合部が対称的な位置関係を有する態様を主として説明してきたが、本発明はかかる態様に限定されない。例えば、図11に示すように、複数の熱接合部350が対称的な位置関係を有するように熱接合してもよい。さらには、複数の熱接合部の配置形態が“複数列”または“千鳥状”となるように熱接合を実施してもよい。このような態様であっても、同様に反りを低減・回避された最外層電極となり、それから得られる電極組立体も反りを低減・回避できる。なお、図5および図6などでは、対称的な位置関係にある熱接合部を例示したものの、本発明は必ずしも対称的に限定されるものでなく、非対称な熱接合部であっても反り低減の一定の効果は奏され得る。同様に、図5および図6では最外層電極の全ての四隅に熱接合部が設けられているものの、四隅のうちの1つに熱接合部が設けられていてもよく、その場合であっても反り低減の一定の効果は奏され得る(つまり、本発明では、最外層電極の四隅に相当する部分の少なくとも1つが熱接合に付される態様であってよい)。
Furthermore, although the above description has mainly described an embodiment in which a plurality of thermal junctions have a symmetrical positional relationship, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, as shown in FIG. 11, the plurality of heat-bonded
本発明に係る二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、二次電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野(例えば、携帯電話、スマートウォッチ、スマートフォン、ノートパソコンおよびデジタルカメラなどのモバイル機器分野)、家庭・小型産業用途(例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野)、大型産業用途(例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野)、交通システム分野(例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野)、電力系統用途(例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野)、ならびに、宇宙・深海用途(例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野)に利用することができる。 The secondary battery according to the present invention can be used in various fields where storage is expected. Although only an example, secondary batteries are used in the fields of electricity, information, and communication where mobile devices are used (for example, the fields of mobile devices such as mobile phones, smart watches, smartphones, laptop computers, and digital cameras), homes, and so on. Small industrial applications (eg, power tools, golf carts, home / nursing / industrial robots), large industrial applications (eg, forklifts, elevators, bay port cranes), transportation systems (eg, hybrid vehicles) , Electric vehicles, buses, trains, electrically assisted bicycles, electric motorcycles, etc.), power system applications (for example, various power generation, road conditioners, smart grids, general household installation type power storage systems, etc.), and space / deep sea It can be used for various purposes (for example, in the fields of space explorers, submersible research vessels, etc.).
1 正極
2 負極
3 セパレーター
10 電極構成層
100 電極組立体
100A 最外層電極
100B 部分電極組立体
115 電極材(電極材領域)
118 集電体露出領域
119 最外層電極のコーナー
200 外装体
250 外装体の本体部
270 外装体の蓋部
300 二次電池
350 接合部/熱接合部
1
118 Current collector exposed
Claims (20)
前記電極組立体の最外層として用いられる最外層電極を前記外装体に熱接合させ、
前記熱接合は、前記最外層電極の外縁部分であって該最外層電極のコーナー部に施し、
前記電極組立体のうち前記最外層以外の部分に相当する部分電極組立体と、前記外装体に前記熱接合された該最外層電極とを互いに合わせ、該電極組立体を得る、二次電池の製造方法。 A method for manufacturing a secondary battery including an electrode assembly having a two-dimensional laminated structure and an exterior body for accommodating the electrode assembly.
The outermost layer electrode used as the outermost layer of the electrode assembly is heat-bonded to the outer body.
The thermal bonding is applied to the outer edge portion of the outermost layer electrode and the corner portion of the outermost layer electrode .
A secondary battery for obtaining an electrode assembly by combining a partial electrode assembly corresponding to a portion other than the outermost layer of the electrode assembly and the outermost layer electrode thermally bonded to the outer body to each other. Production method.
前記電極組立体の最外層を構成する最外層電極と前記外装体とを互いに接合するための熱接合部が設けられており、
前記熱接合部が、前記最外層電極の外縁部分であって該最外層電極のコーナー部に位置付けられている、二次電池。 A secondary battery having an electrode assembly having a flat laminated structure and an exterior body for accommodating the electrode assembly.
A thermal joint portion for joining the outermost layer electrode constituting the outermost layer of the electrode assembly and the outer body to each other is provided .
A secondary battery in which the thermal junction portion is an outer edge portion of the outermost layer electrode and is positioned at a corner portion of the outermost layer electrode.
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