JP7756679B2 - Electricity storage device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本開示は、蓄電デバイスおよび該蓄電デバイスの製造方法に関する。 This disclosure relates to an electricity storage device and a method for manufacturing the electricity storage device.
例えば、下記特許文献1には、巻回電極体を備えた二次電池の製造方法であって、耐熱層が形成されたセパレータシートを正負の電極シートの間に配置して巻回することにより巻回電極体を作製する工程を包含する二次電池の製造方法が開示されている。かかる二次電池の製造方法によって、巻回電極体の巻き緩み(以下、「スプリングバック」ともいう)を抑制することが記載されている。 For example, Patent Document 1 below discloses a method for manufacturing a secondary battery equipped with a wound electrode assembly, which includes a step of fabricating the wound electrode assembly by placing a separator sheet with a heat-resistant layer formed thereon between positive and negative electrode sheets and winding them. It is also described that this method for manufacturing a secondary battery suppresses loosening of the wound electrode assembly (hereinafter also referred to as "springback").
ところで、本発明者の検討によると、上述したような二次電池の製造方法は、巻回電極体のスプリングバックを抑制するという観点から、まだまだ改善の余地があることがわかった。また、上述したようなスプリングバックが生じた巻回電極体によると、電池ケースに挿入する際に、該巻回電極体と封口板との接合部(例えば、巻回電極体と封口板との間に存在する電極集電端子)に負荷がかかり易いことがわかった。即ち、スプリングバックが好適に抑制された巻回電極体を備える蓄電デバイスを得ることができる技術のさらなる開発が要求されている。 However, the inventors' investigations have revealed that there is still room for improvement in the manufacturing method of the above-described secondary battery from the perspective of suppressing springback of the wound electrode body. Furthermore, it has been found that a wound electrode body in which springback has occurred as described above is likely to impose a load on the joint between the wound electrode body and the sealing plate (for example, the electrode current collector terminal located between the wound electrode body and the sealing plate) when inserted into a battery case. In other words, there is a demand for further development of technology that can obtain an electricity storage device equipped with a wound electrode body in which springback is suitably suppressed.
本開示は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、スプリングバックが好適に抑制された巻回電極体を備える蓄電デバイスを得ることができる技術を提供することである。 This disclosure was made in light of these circumstances, and its main purpose is to provide technology that can obtain an energy storage device equipped with a wound electrode body in which springback is suitably suppressed.
かかる目的を実現すべく、本開示は、正極シートおよび負極シートが、セパレータシートを介して積層され、巻回された蓄電デバイスの製造方法を提供する。また、かかる蓄電デバイスの製造方法は、好ましくは、上記正極シート、上記負極シート、および上記セパレータシートを用意する、用意工程;を包含する。かかる蓄電デバイスの製造方法は、好ましくは、上記正極シートと上記負極シートとを、上記セパレータシートを介して巻回し、巻取体を作製する、巻回工程;を包含する。かかる蓄電デバイスの製造方法は、好ましくは、上記巻取体の巻き終わり領域に存在するセパレータシートを熱処理し、該巻取体に巻きつける、巻き付け工程;を包含する。詳細については後述するが、かかる構成の蓄電デバイスの製造方法によると、スプリングバックが好適に抑制された巻回電極体を備える蓄電デバイスを得ることができる。 To achieve this objective, the present disclosure provides a method for manufacturing an electricity storage device in which a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are stacked with a separator sheet interposed between them and wound. The method for manufacturing such an electricity storage device preferably includes a preparation step of preparing the positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the separator sheet. The method for manufacturing such an electricity storage device preferably includes a winding step of winding the positive electrode sheet and the negative electrode sheet with the separator sheet interposed between them to produce a wound body. The method for manufacturing such an electricity storage device preferably includes a winding step of heat-treating the separator sheet present in the winding end region of the wound body and winding it around the wound body. Although details will be described later, a method for manufacturing an electricity storage device with such a configuration can produce an electricity storage device including a wound electrode body in which springback is suitably suppressed.
また、他の側面から、本開示は、ここで開示されるいずれかの蓄電デバイスの製造方法によって得られる蓄電デバイスを提供する。かかる蓄電デバイスは、正極シートおよび負極シートが、セパレータシートを介して積層され、巻回された巻回電極体を備える蓄電デバイスであって、上記セパレータシートのうち、上記巻回電極体の巻き終わり領域に存在するセパレータシートの気孔率をP、上記巻回電極体の巻き終わり領域以外に存在するセパレータシートの気孔率をQとしたとき、上記Qに対する上記Pの比(P/Q)は1よりも小さい、蓄電デバイスである。かかる蓄電デバイスは、ここで開示されるいずれかの蓄電デバイスの製造方法によって得られた蓄電デバイスであるため、スプリングバックが好適に抑制された巻回電極体を備える蓄電デバイスということができる。 From another aspect, the present disclosure provides an electricity storage device obtained by any of the methods for manufacturing an electricity storage device disclosed herein. This electricity storage device includes a wound electrode body in which a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are stacked with a separator sheet interposed therebetween and wound, and in which, when the porosity of the separator sheet present in the end-of-winding region of the wound electrode body is P and the porosity of the separator sheet present in a region other than the end-of-winding region of the wound electrode body is Q, the ratio of P to Q (P/Q) is less than 1. Because this electricity storage device is obtained by any of the methods for manufacturing an electricity storage device disclosed herein, it can be said to be an electricity storage device including a wound electrode body in which springback is suitably suppressed.
以下、ここで開示される技術のいくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここで開示される技術の実施に必要な事柄(例えば、本開示を特徴付けない蓄電デバイスの一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の説明は、本開示を以下の形態に限定することを意図したものではない。なお、ここで開示される電池の製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよいし、その工程が必須なものとして説明されていなければ適宜削除することも可能である。また、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて、工程の順序を入れ替えることもできる。 Below, several embodiments of the technology disclosed herein are described with reference to the drawings. In the following drawings, components and parts that perform the same function are denoted by the same reference numerals. Furthermore, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect the actual dimensional relationships. Matters not specifically mentioned in this specification but necessary for implementing the technology disclosed herein (for example, the general configuration and manufacturing process of an energy storage device that does not characterize this disclosure) can be understood as design matters of a person skilled in the art based on conventional technology in the relevant field. The technology disclosed herein can be implemented based on the content disclosed in this specification and common technical knowledge in the relevant field. Furthermore, the following description is not intended to limit the present disclosure to the following forms. The battery manufacturing method disclosed herein may include additional processes at any stage, and if a process is not described as essential, it may be deleted as appropriate. Furthermore, the order of the processes may be changed as long as the effects of the technology disclosed herein are achieved.
本明細書において範囲を示す「A~B」の表記は、「A以上B以下」を意味する。また、「Aを超える」および「B未満」の意を包含するものとする。また、本明細書において「蓄電デバイス」とは、充電と放電とを行うことができるデバイスをいう。蓄電デバイスには、一次電池、二次電池(例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池、ニッケル水素電池)等の電池と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(物理電池)とが包含される。また、電解質は、液状電解質(電解液)、ゲル状電解質、固体電解質のいずれであってもよい。以下、ここで開示される蓄電デバイスの一実施形態であるリチウムイオン二次電池(以下、単に「電池100」ともいう)を例に挙げて説明する。
In this specification, the notation "A to B" indicating a range means "greater than A and less than B." It also encompasses the meanings of "greater than A" and "less than B." In addition, in this specification, the term "electricity storage device" refers to a device that can charge and discharge. Electricity storage devices include batteries such as primary batteries and secondary batteries (e.g., non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries, and nickel-metal hydride batteries), and capacitors (physical batteries) such as electric double layer capacitors. The electrolyte may be any of a liquid electrolyte (electrolytic solution), a gel electrolyte, and a solid electrolyte. Hereinafter, a lithium-ion secondary battery (hereinafter simply referred to as "battery 100"), which is one embodiment of the electricity storage device disclosed herein, will be described as an example.
<電池の製造方法>
先ず、本実施形態に係る電池の製造方法について、巻回電極体製造装置200を交えて説明する。本実施形態に係る電池の製造方法について説明する前に、巻回電極体製造装置200について説明する。ここで、図1は、一実施形態に係る電池の製造方法の各工程を示すフローチャートである。図2は、一実施形態に係る巻回電極体製造装置の構成を示す模式図である。図3は、一実施形態に係る巻取体の作製について説明するための模式図である。図4および図5は、一実施形態に係るセパレータシートの位置の調整について説明するための模式図である。図6は、一実施形態に係るセパレータシートの切断について説明するための模式図である。図7は、一実施形態に係る巻取体の巻き終わり領域に存在するセパレータシートの熱処理について説明するための模式図である。図8は、一実施形態に係る巻取体に対するテープの付与について説明するための模式図である。図9は、一実施形態に係る巻取体の構成を示す模式図である。なお、図7および図8では、説明し易くするために、第1巻き芯204のみを記載している。以下、本実施形態に係る巻回電極体製造装置200における各構成要素について説明する。
<Battery manufacturing method>
First, a method for manufacturing a battery according to the present embodiment will be described with reference to a wound electrode assembly manufacturing apparatus 200. Before describing the method for manufacturing a battery according to the present embodiment, the wound electrode assembly manufacturing apparatus 200 will be described. FIG. 1 is a flowchart showing each step of the method for manufacturing a battery according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a wound electrode assembly manufacturing apparatus according to an embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the production of a wound body according to an embodiment. FIGS. 4 and 5 are schematic diagrams for explaining the adjustment of the position of a separator sheet according to an embodiment. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the cutting of a separator sheet according to an embodiment. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the heat treatment of a separator sheet present in the winding end region of a wound body according to an embodiment. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the application of tape to a wound body according to an embodiment. FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a wound body according to an embodiment. Note that, for ease of explanation, only the first winding core 204 is shown in FIGS. 7 and 8. Each component of the wound electrode assembly manufacturing apparatus 200 according to the present embodiment will be described below.
図2に示す第1巻き芯204は、正極シート50と負極シート60とを、セパレータシート70を介して巻き取る部材である。第1巻き芯204は、側周面に巻き付けられる各々のシートを保持する機能を有する。また、図2に示すように、本実施形態では、第1巻き芯204以外に、第2巻き芯206と第3巻き芯208とを備えている。ここで、第3巻き芯208は、後述のセパレータシート70の位置を調整する際に稼働する部材である。第1巻き芯204,第2巻き芯206,および第3巻き芯208は、インデックス202内に存在する。なお、第1巻き芯204,第2巻き芯206,および第3巻き芯208は、ここでは2つの半円状の部材であり、かつ、2分割された構造としているが、これらの巻き芯の形状は円筒状であってもよいし、扁平な形状に巻回する場合には、扁平な巻き芯が用いられてもよい。 The first winding core 204 shown in FIG. 2 is a member that winds the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60 via the separator sheet 70. The first winding core 204 has the function of holding each sheet wound around its circumferential surface. Also, as shown in FIG. 2, in this embodiment, in addition to the first winding core 204, a second winding core 206 and a third winding core 208 are provided. Here, the third winding core 208 is a member that operates when adjusting the position of the separator sheet 70 (described below). The first winding core 204, the second winding core 206, and the third winding core 208 are located within the index 202. Note that the first winding core 204, the second winding core 206, and the third winding core 208 are shown as two semicircular members with a bisected structure, but these winding cores may be cylindrical, or a flat winding core may be used when winding into a flat shape.
図5に示す調整ローラ210は、後述のセパレータシート70の切断時にセパレータシート70の位置を適切な位置に調整するローラである。また、図6に示すカッター212は、セパレータシート70を所望の長さに切断するカッターである。図6に示すチャック214は、セパレータシート70を保持するための部材である。チャック214は、例えば静電チャックである。 The adjustment roller 210 shown in Figure 5 is a roller that adjusts the position of the separator sheet 70 to an appropriate position when cutting the separator sheet 70, as described below. The cutter 212 shown in Figure 6 is a cutter that cuts the separator sheet 70 to the desired length. The chuck 214 shown in Figure 6 is a member for holding the separator sheet 70. The chuck 214 is, for example, an electrostatic chuck.
図7に示す熱付与器216は、巻取体20Aの巻き終わり領域に存在するセパレータシート70Aの表面を熱処理するための部材である。熱付与器216の一例としては、ドライヤー、赤外線ヒーター(IRヒーター)、電磁誘導加熱ヒーター(IHヒーター)等が挙げられる。これらとしては、市販品のものを特に制限なく用いることができる。 The heat applicator 216 shown in Figure 7 is a member for heat-treating the surface of the separator sheet 70A present in the winding end region of the winding body 20A. Examples of the heat applicator 216 include a hair dryer, an infrared heater (IR heater), an electromagnetic induction heater (IH heater), etc. Commercially available products can be used without any particular restrictions.
図8に示すテープ貼り付け部材218は、巻取体20Aのセパレータシート70の巻き終わり端部に巻き止めテープを貼りつける部材である。かかるテープとしては、この種の巻取体に用いられる巻き止めテープを特に制限なく用いることができる。 The tape application member 218 shown in Figure 8 is a member that applies a stop tape to the winding end of the separator sheet 70 of the winding body 20A. Any stop tape used for this type of winding body can be used as this tape, without any particular restrictions.
巻回電極体製造装置200の各構成要素は、それぞれ所要のアクチュエータを適宜に有していることが好ましい。制御装置は、予め設定されたプログラムに沿って所定のタイミングで所要の動作が実行されるように、巻回電極体製造装置200の各構成要素を制御するように構成されている。制御装置は、例えば、マイクロコントローラのようなコンピュータによって具現化され得る。 It is preferable that each component of the wound electrode manufacturing apparatus 200 has the required actuator as appropriate. The control device is configured to control each component of the wound electrode manufacturing apparatus 200 so that the required operations are performed at predetermined timing in accordance with a preset program. The control device can be embodied, for example, by a computer such as a microcontroller.
続いて、本実施形態に係る電池の製造方法について、巻回電極体製造装置200を交えて説明する。図1に示すように、先ず、本実施形態に係る電池の製造方法は、正極シート50および負極シート60が、セパレータシート70を介して積層され、巻回された巻回電極体20を備える電池100の製造方法である。かかる電池の製造方法は、正極シート50、負極シート60、およびセパレータシート70を用意する、用意工程(ステップS1);を包含する。かかる電池の製造方法は、正極シート50と負極シート60とを、セパレータシート70を介して巻回し、巻取体20Aを作製する、巻回工程(ステップS2);を包含する。かかる電池の製造方法は、巻取体20Aの巻き終わり領域に存在するセパレータシート70を熱処理し、巻取体20Aに巻きつける、巻き付け工程(ステップS3);を包含する。また、本実施形態では、上記巻き付け工程後に、巻取体20Aをプレスして扁平状に成形するプレス工程(ステップS4)をさらに含む。 Next, a method for manufacturing a battery according to this embodiment will be described with reference to the wound electrode assembly manufacturing apparatus 200. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a battery according to this embodiment is a method for manufacturing a battery 100 including a wound electrode assembly 20 in which a positive electrode sheet 50 and a negative electrode sheet 60 are stacked and wound with a separator sheet 70 interposed therebetween. This method for manufacturing a battery includes a preparation step (step S1) in which the positive electrode sheet 50, the negative electrode sheet 60, and the separator sheet 70 are prepared. This method for manufacturing a battery also includes a winding step (step S2) in which the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60 are wound with the separator sheet 70 interposed therebetween to produce a wound assembly 20A. This method for manufacturing a battery also includes a winding step (step S3) in which the separator sheet 70 present at the end of the winding of the wound assembly 20A is heat-treated and then wound around the wound assembly 20A. Furthermore, this embodiment further includes a pressing step (step S4) after the winding step, in which the wound body 20A is pressed to form a flat shape.
上述したように、上記巻回電極体の製造方法では、巻き付け工程(ステップS3)において、巻取体20Aの巻き終わり領域に存在するセパレータシート70Aを熱処理し、巻取体20Aに巻きつける。かかる熱処理によって、巻取体20Aの巻き終わり領域に存在するセパレータシート70Aを熱変性させ、硬化させることができる。かかる硬化後のセパレータシート70Aを巻取体20Aに巻き付けることによって、巻取体20Aを固縛することができる。そして、かかる固縛によって、巻取体20A(巻回電極体20)に荷重をかけ続けることができるため、巻回電極体20のスプリングバックを好適に抑制することができる。以下、各工程について説明する。 As described above, in the method for manufacturing the wound electrode body, in the winding step (step S3), the separator sheet 70A present in the winding end region of the wound body 20A is heat-treated and then wound around the wound body 20A. This heat treatment thermally modifies and hardens the separator sheet 70A present in the winding end region of the wound body 20A. By winding the hardened separator sheet 70A around the wound body 20A, the wound body 20A can be secured. This securing allows a load to be continuously applied to the wound body 20A (wound electrode body 20), thereby effectively suppressing springback of the wound electrode body 20. Each step is described below.
なお、「巻き終わり領域」とは、巻取体を構成するシートのターン(周)のうち、例えば最外周(図9では、P1~P2の領域に対応)から該最外周よりも内周5周以内の領域、4周以内の領域、3周以内の領域、2周以内の領域、1周以内の領域であってもよい。あるいは、「巻き終わり領域」とは、巻取体を構成するシートのターン(周)のうち、最外周のみであってもよいし、最外周における1/2周以内の領域であってもよい。例えば、本実施形態では、かかる巻き終わり領域を最外周のみ(即ち、図9中のP1~P2の領域)とし、後述する巻き付け工程において該最外周のみに存在するセパレータシート70を引き延ばしている。また、後述の巻き付け工程における熱処理をより行い易くするという観点から、本実施形態のように、巻取体20Aの巻き終わり領域は、正極シート50および負極シート60を含まず、2枚のセパレータシート70のみから構成されていることが好ましい。ただし、ここで開示される技術は、上記記載に限定されるものではない。また、後述する巻回電極体における「巻き終わり領域」についても、同様に定義することができる。即ち、上記説明における「巻取体」を「巻回電極体」に読み替えて定義することができる。 The "winding end region" may refer to, for example, the region of the outermost turn (corresponding to the region P1-P2 in FIG. 9 ) of the sheet constituting the winding body, extending from the outermost turn to within five, four, three, two, or one turns inward from the outermost turn. Alternatively, the "winding end region" may refer to only the outermost turn, or to within half a turn of the outermost turn. For example, in this embodiment, the winding end region is limited to the outermost turn (i.e., the region P1-P2 in FIG. 9 ), and the separator sheet 70 present only at the outermost turn is stretched during the winding process described below. Furthermore, from the perspective of facilitating heat treatment during the winding process described below, it is preferable that the winding end region of the winding body 20A, as in this embodiment, does not include the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60, but is composed of only two separator sheets 70. However, the technology disclosed herein is not limited to the above description. The "winding end region" of the wound electrode body, which will be described later, can also be defined in a similar manner. In other words, the "winding body" in the above description can be replaced with the "wound electrode body."
(用意工程:ステップS1)
本工程では、正極シート50、負極シート60、およびセパレータシート70を用意する。本実施形態では、セパレータシート70を2枚用意する。以下、各部材について説明する。
(Preparation process: step S1)
In this step, there are prepared a positive electrode sheet 50, a negative electrode sheet 60, and a separator sheet 70. In this embodiment, two separator sheets 70 are prepared. Each of these components will be described below.
正極シート50を構成する正極集電箔52としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の正極集電箔を用いてよく、その例としては、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔等が挙げられる。正極集電箔52の厚みは、特に限定されず、例えば3μm~35μmであり、好ましくは5μm~20μmである。 The positive electrode current collector foil 52 that constitutes the positive electrode sheet 50 may be a known positive electrode current collector foil used in lithium-ion secondary batteries, such as aluminum foil or aluminum alloy foil. The thickness of the positive electrode current collector foil 52 is not particularly limited, but is, for example, 3 μm to 35 μm, and preferably 5 μm to 20 μm.
正極活物質層54は、正極活物質を含有する。正極活物質としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の正極活物質を用いてよい。具体的に例えば、正極活物質として、リチウム複合酸化物、リチウム遷移金属リン酸化合物等を用いることができる。正極活物質の結晶構造は、特に限定されず、層状構造、スピネル構造、オリビン構造等であってよい。リチウム複合酸化物の例としては、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系複合酸化物、リチウム鉄ニッケルマンガン系複合酸化物等が挙げられる。これらの正極活物質は、1種単独で用いてよく、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。正極活物質として好ましくは、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物である。 The positive electrode active material layer 54 contains a positive electrode active material. The positive electrode active material may be a known positive electrode active material used in lithium-ion secondary batteries. Specific examples of the positive electrode active material include lithium composite oxides and lithium transition metal phosphate compounds. The crystal structure of the positive electrode active material is not particularly limited and may be a layered structure, a spinel structure, an olivine structure, or the like. Examples of lithium composite oxides include lithium nickel composite oxides, lithium cobalt composite oxides, lithium manganese composite oxides, lithium nickel manganese composite oxides, lithium nickel cobalt manganese composite oxides, lithium nickel cobalt aluminum composite oxides, and lithium iron nickel manganese composite oxides. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more. A preferred positive electrode active material is lithium nickel cobalt manganese composite oxide.
正極活物質の平均粒子径(メジアン径:D50)は、特に限定されないが、例えば、0.05μm~25μmであり、好ましくは1μm~20μmであり、より好ましくは3μm~15μmである。なお、正極活物質の平均粒子径(D50)は、例えば、レーザ回折散乱法により求めることができる。 The average particle diameter (median diameter: D50) of the positive electrode active material is not particularly limited, but is, for example, 0.05 μm to 25 μm, preferably 1 μm to 20 μm, and more preferably 3 μm to 15 μm. The average particle diameter (D50) of the positive electrode active material can be determined, for example, by laser diffraction scattering.
正極活物質層54中の正極活物質の含有量(すなわち、正極活物質層54の全質量に対する正極活物質の含有量)は、特に限定されないが、例えば80質量%以上であり、好ましくは85質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上である。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 54 (i.e., the content of the positive electrode active material relative to the total mass of the positive electrode active material layer 54) is not particularly limited, but is, for example, 80% by mass or more, preferably 85% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more.
正極活物質層54は、正極活物質以外の成分(すなわち、任意成分)を含有していてもよい。当該任意成分の例としては、導電材、バインダ等が挙げられる。導電材としては、例えば、カーボンブラック(例、アセチレンブラック)、カーボンナノチューブ(CNT)、グラファイト等の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を使用し得る。導電材としてCNTを用いる場合、正極活物質層54は、CNTの分散剤をさらに含有していてもよい。 The positive electrode active material layer 54 may contain components other than the positive electrode active material (i.e., optional components). Examples of such optional components include conductive materials and binders. Suitable conductive materials include carbon materials such as carbon black (e.g., acetylene black), carbon nanotubes (CNT), and graphite. Suitable binders include polyvinylidene fluoride (PVDF). When CNT is used as the conductive material, the positive electrode active material layer 54 may further contain a dispersant for the CNT.
正極活物質層54中の導電材の含有量は、特に制限はないが、0.1質量%~15質量%が好ましく、0.5質量%~13質量%がより好ましい。正極活物質層54中のバインダの含有量は、特に制限はないが、1質量%~15質量%が好ましく、1.5質量%~10質量%がより好ましい。また、正極活物質層54の厚みは、特に限定されないが、例えば、10μm~300μmであり、好ましくは20μm~200μmである。そして、正極シート50は、正極活物質層非形成部分52aと正極活物質層54との境界部に絶縁層(図示せず)を含有していてもよい。当該絶縁層は、例えば、セラミック粒子等を含有する。 The content of the conductive material in the positive electrode active material layer 54 is not particularly limited, but is preferably 0.1% to 15% by mass, and more preferably 0.5% to 13% by mass. The content of the binder in the positive electrode active material layer 54 is not particularly limited, but is preferably 1% to 15% by mass, and more preferably 1.5% to 10% by mass. The thickness of the positive electrode active material layer 54 is not particularly limited, but is, for example, 10 μm to 300 μm, and preferably 20 μm to 200 μm. The positive electrode sheet 50 may also contain an insulating layer (not shown) at the boundary between the positive electrode active material layer non-forming portion 52a and the positive electrode active material layer 54. The insulating layer may contain, for example, ceramic particles.
負極シート60を構成する負極集電箔62としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の負極集電箔を用いてよく、その例としては、銅箔が挙げられる。負極集電箔62の厚みは、特に限定されず、例えば3μm~35μmであり、好ましくは5μm~20μmである。 The negative electrode current collector foil 62 that constitutes the negative electrode sheet 60 may be a known negative electrode current collector foil used in lithium-ion secondary batteries, such as copper foil. The thickness of the negative electrode current collector foil 62 is not particularly limited, but is, for example, 3 μm to 35 μm, and preferably 5 μm to 20 μm.
負極活物質層64は負極活物質を含有する。当該負極活物質としては、例えば黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料を使用し得る。黒鉛は、天然黒鉛であっても人造黒鉛であってもよく、黒鉛が非晶質な炭素材料で被覆された形態の非晶質炭素被覆黒鉛であってもよい。 The negative electrode active material layer 64 contains a negative electrode active material. Examples of the negative electrode active material that can be used include carbon materials such as graphite, hard carbon, and soft carbon. Graphite may be natural graphite or artificial graphite, or it may be amorphous carbon-coated graphite, in which graphite is coated with an amorphous carbon material.
負極活物質の平均粒子径(メジアン径:D50)は、特に限定されないが、例えば、0.1μm~50μmであり、好ましくは1μm~25μmであり、より好ましくは5μm~20μmである。なお、負極活物質の平均粒子径(D50)は、例えば、レーザ回折散乱法により求めることができる。 The average particle diameter (median diameter: D50) of the negative electrode active material is not particularly limited, but is, for example, 0.1 μm to 50 μm, preferably 1 μm to 25 μm, and more preferably 5 μm to 20 μm. The average particle diameter (D50) of the negative electrode active material can be determined, for example, by laser diffraction scattering.
負極活物質層64は、活物質以外の成分、例えばバインダや増粘剤等を含み得る。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)等を使用し得る。また、負極活物質層64中の負極活物質の含有量は、90質量%以上が好ましく、95質量%~99質量%がより好ましい。負極活物質層64中のバインダの含有量は、0.1質量%~8質量%が好ましく、0.5質量%~3質量%がより好ましい。負極活物質層64中の増粘剤の含有量は、0.3質量%~3質量%が好ましく、0.5質量%~2質量%がより好ましい。そして、負極活物質層64の厚みは、特に限定されないが、例えば、10μm~300μmであり、好ましくは20μm~200μmである。 The negative electrode active material layer 64 may contain components other than the active material, such as a binder or a thickener. Examples of binders that can be used include styrene butadiene rubber (SBR) and polyvinylidene fluoride (PVDF). Examples of thickeners that can be used include carboxymethyl cellulose (CMC). The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 64 is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% to 99% by mass. The content of the binder in the negative electrode active material layer 64 is preferably 0.1% to 8% by mass, and more preferably 0.5% to 3% by mass. The content of the thickener in the negative electrode active material layer 64 is preferably 0.3% to 3% by mass, and more preferably 0.5% to 2% by mass. The thickness of the negative electrode active material layer 64 is not particularly limited, but is, for example, 10 μm to 300 μm, and preferably 20 μm to 200 μm.
セパレータシート70としては、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から構成される多孔性シート(フィルム)が挙げられる。このなかでも、上述したような熱処理(例えば、熱変性や硬化)を好適に実施するという観点から、PEやPP等のポリオレフィン系樹脂から構成されるセパレータシートを好適に用いることができる。また、かかる多孔性シートは、単層構造であってもよく、二層以上の積層構造(例えば、PE層の両面にPP層が積層された三層構造)であってもよい。セパレータシート70の表面には、耐熱層(HRL)が設けられていてもよい。 Examples of the separator sheet 70 include porous sheets (films) made of resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, and polyamide. Among these, separator sheets made of polyolefin resins such as PE and PP are preferred from the standpoint of optimally performing the heat treatments (e.g., thermal modification and hardening) described above. Furthermore, such porous sheets may have a single-layer structure or a laminated structure of two or more layers (e.g., a three-layer structure in which PP layers are laminated on both sides of a PE layer). A heat-resistant layer (HRL) may be provided on the surface of the separator sheet 70.
セパレータシート70の厚みは特に限定されないが、例えば5μm~50μmであり、好ましくは10μm~30μmである。本実施形態では、巻回電極体20はセパレータシート70を2枚含む。また、セパレータシート70の気孔率は、概ね20~60%であり、例えば30~50%であってもよい。ここで、「気孔率」としては、例えば水銀圧入法を用いて測定される細孔量から算出される値を採用することができる(後述の気孔率A,B,P,Qについても同様にして測定された気孔率を採用することができる)。また、かかる気孔率の測定は、例えば市販の水銀圧入式ポロシメーターを用いて測定することができる。そして、かかる気孔率の測定は、カタログに記載の方法に準じて実施することができる。セパレータシート70の透気度は、例えば30sec/100cc~500sec/100ccであり、30sec/100cc~300sec/100ccや50sec/100cc~200sec/100ccであってもよい。なお、本実施形態では、2枚のセパレータを同じ構成としているが、他の実施形態では、異なる構成としてもよい。なお、他の実施形態では、セパレータシート70は1枚であってもよい。また、本実施形態のように、セパレータシート70としては、巻取体20Aの巻き終わり領域にセパレータシート70が存在するように、正極シート50および負極シート60よりも長尺なものを準備することが好ましい。 The thickness of the separator sheet 70 is not particularly limited, but is, for example, 5 μm to 50 μm, and preferably 10 μm to 30 μm. In this embodiment, the wound electrode body 20 includes two separator sheets 70. The porosity of the separator sheet 70 is generally 20 to 60%, and may be, for example, 30 to 50%. Here, the "porosity" can be a value calculated from the pore volume measured using, for example, mercury intrusion porosimetry (similarly measured porosities can also be used for the porosities A, B, P, and Q described below). The porosity can be measured using, for example, a commercially available mercury intrusion porosimeter. The porosity can be measured in accordance with the method described in the catalog. The air permeability of the separator sheet 70 is, for example, 30 sec/100 cc to 500 sec/100 cc, and may be 30 sec/100 cc to 300 sec/100 cc or 50 sec/100 cc to 200 sec/100 cc. In this embodiment, the two separators have the same configuration, but in other embodiments, they may have different configurations. In other embodiments, there may be only one separator sheet 70. As in this embodiment, it is preferable to prepare a separator sheet 70 that is longer than the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60 so that the separator sheet 70 is located in the winding end region of the winding body 20A.
(巻回工程:ステップS2)
本工程では、正極シート50と負極シート60とを、セパレータシート70を介して巻回し、巻取体20Aを作製する。また、本実施形態では、図9に示すように、巻き終わり領域にセパレータシート70のみが存在するように、巻取体20Aを作製する。具体的には、先ず、図3に示すように、正極シート50,負極シート60,およびセパレータシート70を、第1巻き芯204に巻き取る。このとき、セパレータシート70の位置調整の妨げとならないように、第3巻き芯は奥に移動している。次に、図3および図4に示すように、インデックス202を矢印S方向に120°回転させる。続いて、図5に示すように、第3巻き芯208を、セパレータシート70を挟み込めるような角度だけ回転させる。また、調整ローラ210によって、第3巻き芯208がセパレータシート70を挟み込めるように、セパレータシート70の位置を調整する。そして、第3巻き芯208をインデックス202の表面に前進させる。次に、図6に示すように、カッター212によってセパレータシート70を所望の長さに切断する。このとき、カッター212の両側に存在するセパレータシート70は、チャック214によって押さえておくことが好ましい。
(Winding process: step S2)
In this process, the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60 are wound with the separator sheet 70 interposed therebetween to produce the wound body 20A. In this embodiment, as shown in FIG. 9 , the wound body 20A is produced so that only the separator sheet 70 is present in the winding end region. Specifically, as shown in FIG. 3 , the positive electrode sheet 50, the negative electrode sheet 60, and the separator sheet 70 are first wound around the first winding core 204. At this time, the third winding core is moved to the rear so as not to interfere with the position adjustment of the separator sheet 70. Next, as shown in FIGS. 3 and 4 , the index 202 is rotated 120° in the direction of arrow S. Next, as shown in FIG. 5 , the third winding core 208 is rotated by an angle sufficient to sandwich the separator sheet 70. The position of the separator sheet 70 is adjusted by the adjustment roller 210 so that the third winding core 208 can sandwich the separator sheet 70. Then, the third winding core 208 is advanced onto the surface of the index 202. Next, as shown in Figure 6, the separator sheet 70 is cut to the desired length by a cutter 212. At this time, it is preferable that the separator sheet 70 on both sides of the cutter 212 is held down by a chuck 214.
ここで、巻取体20A(あるいは、後述する巻回電極体20)の巻回数(ターン数)は、特に限定されないが、例えば10以上であり、20以上、30以上、40以上であってもよい。また、かかる巻回数の上限は、例えば60以下であり、50以下であってもよい。 Here, the number of windings (number of turns) of the winding body 20A (or the wound electrode body 20 described below) is not particularly limited, but may be, for example, 10 or more, 20 or more, 30 or more, or 40 or more. The upper limit of the number of windings may be, for example, 60 or less, or 50 or less.
(巻き付け工程:ステップS3)
本工程では、巻取体20Aの巻き終わり領域(即ち、図9中のP1~P2の領域)に存在するセパレータシート70Aを熱処理した状態で、巻取体20Aに巻きつける。具体的には、先ず、図7に示すように、巻取体20Aの巻き終わり領域に存在するセパレータシート70の表面を、熱付与器216によって熱処理(加熱)する。かかる熱処理の温度は、セパレータシート70を構成する樹脂の種類によって適宜変更されることが好ましいが、概ね50℃~150℃(例えば60℃~130℃)とすることができる。また、かかる熱処理の時間は、セパレータシート70を構成する樹脂の種類によって適宜変更されることが好ましいが、概ね0.3秒~1時間(例えば0.5秒~30分)とすることができる。そして、かかる熱処理後に、セパレータシート70を室温(例えば20℃±5℃)まで冷却してもよい。特に限定されるものではないが、かかる熱処理は、熱処理前の巻取体20Aの巻き終わり領域に存在するセパレータシート70Aの表面の気孔率をAとしたとき、該熱処理後の巻取体20Aの巻き終わり領域に存在するセパレータシート70Aの表面の気孔率BがAより小さくまでに実施されることが好ましい。また、上述したようなスプリングバック抑制の効果をより効果的に得るという観点から、上記気孔率Bは、0.8A以下になるまで実施されることが好ましく、0.5A以下になるまで実施されることがより好ましく、0.2A以下や0.1A以下(例えば、0であってもよい)となるまで実施されることがさらに好ましい。上記Bは、例えば0~0.1Aの範囲内とすることができる。
(Winding process: step S3)
In this process, the separator sheet 70A present in the winding end region of the winding body 20A (i.e., the region P1-P2 in FIG. 9 ) is heat-treated and then wound around the winding body 20A. Specifically, as shown in FIG. 7 , the surface of the separator sheet 70 present in the winding end region of the winding body 20A is first heat-treated (heated) by a heat applicator 216. The heat treatment temperature is preferably varied depending on the type of resin constituting the separator sheet 70, but can be approximately 50°C to 150°C (e.g., 60°C to 130°C). The heat treatment time is preferably varied depending on the type of resin constituting the separator sheet 70, but can be approximately 0.3 seconds to 1 hour (e.g., 0.5 seconds to 30 minutes). After the heat treatment, the separator sheet 70 may be cooled to room temperature (e.g., 20°C ± 5°C). Although not particularly limited, the heat treatment is preferably carried out until the porosity B of the surface of the separator sheet 70A present in the winding end region of the winding body 20A after the heat treatment becomes smaller than A, where A is the porosity of the surface of the separator sheet 70A present in the winding end region of the winding body 20A before the heat treatment. From the viewpoint of more effectively obtaining the above-mentioned springback suppression effect, the heat treatment is preferably carried out until the porosity B becomes 0.8 A or less, more preferably 0.5 A or less, and even more preferably 0.2 A or less or 0.1 A or less (for example, it may be 0). The B can be, for example, within the range of 0 to 0.1 A.
また、本実施形態では、セパレータシート70Aの片面のみを熱処理しているが、他の実施形態では、セパレータシート70Aの両面を熱処理してもよい。そして、本実施形態では、2枚のセパレータシート70のうち2枚ともの表面を熱処理しているが、他の実施形態では、1枚のセパレータシート70の表面のみを熱処理してもよい。かかる熱処理によって、巻取体20Aの巻き終わり領域に存在するセパレータシート70Aを熱変性させ、硬化させることができる。そして、かかる熱処理後の硬化したセパレータシート70Aを巻取体20Aに巻き付け、巻取体20Aを固縛することによって、巻取体20A(巻回電極体20)に荷重をかけ続けることができるため、巻回電極体20のスプリングバックを好適に抑制することができる。 In addition, in this embodiment, only one side of the separator sheet 70A is heat-treated, but in other embodiments, both sides of the separator sheet 70A may be heat-treated. In this embodiment, the surfaces of both of the two separator sheets 70 are heat-treated, but in other embodiments, only the surface of one separator sheet 70 may be heat-treated. This heat treatment can thermally modify and harden the separator sheet 70A present in the end winding region of the wound body 20A. Then, by wrapping the hardened separator sheet 70A after this heat treatment around the wound body 20A and fastening the wound body 20A, a load can be continuously applied to the wound body 20A (wound electrode body 20), thereby effectively suppressing springback of the wound electrode body 20.
次に、図8に示すように、上記のとおり作製した巻取体20Aの巻き取り端部に対して、テープ貼り付け部材によって巻き取りテープを付与する。 Next, as shown in Figure 8, a tape application member is used to apply a winding tape to the winding end of the winding body 20A prepared as described above.
(プレス工程:ステップS4)
また、本実施形態では、上記巻き付け工程後に、巻取体20Aをプレスして扁平状に成形するプレス工程をさらに含む。ここで、図10は、一実施形態に係る巻取体のプレス前の態様を示す模式図である。また、図11は、一実施形態に係る巻取体のプレス後の態様を示す模式図である。かかるプレス工程は、上記のとおり作製した巻取体20Aをプレス機300によって白抜き矢印方向にプレスすることで、実施することができる。特に限定されるものではないが、かかるプレス圧は、例えば20N~200kN(好ましくは、50N~120kN)とすることができる。また、かかるプレスは、加熱プレスであってもよいし、加熱なしのプレスであってもよい。かかるプレス工程を行うことによって、作製した巻回電極体20のスプリングバックをより好適に抑制することができる。以上のようにして、巻回電極体20を作製することができる。
(Pressing process: step S4)
In this embodiment, the method further includes a pressing step of pressing the wound electrode 20A to form a flat shape after the winding step. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the state of the wound electrode 20A according to one embodiment before pressing. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the state of the wound electrode 20A according to one embodiment after pressing. This pressing step can be performed by pressing the wound electrode 20A prepared as described above in the direction of the outline arrow using a press 300. While not particularly limited, the pressing pressure can be, for example, 20 N to 200 kN (preferably, 50 N to 120 kN). This pressing may be a heated press or a non-heated press. By performing this pressing step, springback of the wound electrode 20 can be more effectively suppressed. In this manner, the wound electrode 20 can be prepared.
巻回電極体20は、図13に示すように、長尺状の正極シート50と、長尺状の負極シート60とが、2枚の長尺状のセパレータシート70を介して積層された積層体が、長手方向に巻回された形態を有する。正極シート50は、長尺状の正極集電箔52の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って正極活物質層54が形成された構成を有する。負極シート60は、長尺状の負極集電箔62の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って負極活物質層64が形成されている構成を有する。正極活物質層非形成部分52a(すなわち、正極活物質層54が形成されずに正極集電箔52が露出した部分)および負極活物質層非形成部分62a(すなわち、負極活物質層64が形成されずに負極集電箔62が露出した部分)は、巻回電極体20の巻回軸方向(すなわち、上記長手方向に直交する幅方向)の両端から外方にはみ出すように形成されている。また、巻回軸方向における中央部には、正極活物質層54および負極活物質層64が対向するコア部20aが存在している。なお、図13中のWLは巻回軸を示している。 As shown in Figure 13, the wound electrode body 20 has a configuration in which a long positive electrode sheet 50 and a long negative electrode sheet 60 are stacked with two long separator sheets 70 in between, and the stack is wound longitudinally. The positive electrode sheet 50 has a configuration in which a positive electrode active material layer 54 is formed longitudinally on one or both sides (both sides in this case) of a long positive electrode current collector foil 52. The negative electrode sheet 60 has a configuration in which a negative electrode active material layer 64 is formed longitudinally on one or both sides (both sides in this case) of a long negative electrode current collector foil 62. The positive electrode active material layer-free portions 52a (i.e., portions where the positive electrode active material layer 54 is not formed and the positive electrode current collector foil 52 is exposed) and the negative electrode active material layer-free portions 62a (i.e., portions where the negative electrode active material layer 64 is not formed and the negative electrode current collector foil 62 is exposed) are formed so as to protrude outward from both ends of the wound electrode body 20 in the winding axis direction (i.e., the width direction perpendicular to the longitudinal direction). Furthermore, a core portion 20a, where the positive electrode active material layer 54 and the negative electrode active material layer 64 face each other, is located in the center in the winding axis direction. WL in FIG. 13 indicates the winding axis.
続いて、上記のとおり作製した巻回電極体20における正極集電箔積層部52Aおよび負極集電箔積層部62Aに対して、抵抗溶接、超音波溶接等によって正極集電端子42aおよび負極集電端子44aをそれぞれ取り付ける。なお、ここでは、電池ケース30の蓋体34に、正極端子42、負極端子44、正極集電端子42a、および負極集電端子44aが取り付けられているものとする。これによって、電極体20が電池ケース30の蓋体34に接続される。そして、電極体20を、ケース本体32の開口部から、ケース本体32の内部に挿入する。その後、ケース本体32と蓋体34をレーザ溶接等によって封止する。 Next, the positive electrode current collector terminal 42a and the negative electrode current collector terminal 44a are attached to the positive electrode current collector foil laminate portion 52A and the negative electrode current collector foil laminate portion 62A of the wound electrode body 20 fabricated as described above by resistance welding, ultrasonic welding, or the like. Here, it is assumed that the positive electrode terminal 42, the negative electrode terminal 44, the positive electrode current collector terminal 42a, and the negative electrode current collector terminal 44a are attached to the lid 34 of the battery case 30. This connects the electrode body 20 to the lid 34 of the battery case 30. The electrode body 20 is then inserted into the case body 32 through the opening of the case body 32. The case body 32 and the lid 34 are then sealed together by laser welding or the like.
ここで、電池ケース30は、例えば金属製(例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等)である。良好な導電性、熱伝導性、および強度を有し、かつ軽量であることから、電池ケース30は、好ましくはアルミニウム製である。ケース本体32は、扁平直方体形状を有し、その面の一つ(図において上面)は、開口部となっている。蓋体34は、当該開口部の形状に適合する略長方形状を有している。蓋体34には、外部接続用の正極端子42および負極端子44と、電池ケース30の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁36とが設けられている。また、蓋体には、非水電解質80を注入するための注液孔(図示せず)が設けられている。正極端子42は、正極集電端子42aと電気的に接続されている。負極端子44は、負極集電端子44aと電気的に接続されている。正極端子42や正極集電端子42aは、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等から構成されている。負極端子44や負極集電端子44aは、例えば銅や銅合金等から構成されている。 Here, the battery case 30 is made of, for example, a metal (e.g., aluminum, stainless steel, nickel-plated steel, etc.). Aluminum is preferably used for the battery case 30 because it has good electrical conductivity, thermal conductivity, strength, and light weight. The case body 32 has a flattened rectangular parallelepiped shape, with one of its faces (the top face in the figure) forming an opening. The lid 34 has a generally rectangular shape that fits the shape of the opening. The lid 34 is provided with a positive electrode terminal 42 and a negative electrode terminal 44 for external connection, as well as a thin-walled safety valve 36 that is designed to release internal pressure when the internal pressure of the battery case 30 rises above a predetermined level. The lid also has a liquid injection hole (not shown) for injecting the nonaqueous electrolyte 80. The positive electrode terminal 42 is electrically connected to the positive electrode current collector terminal 42a. The negative electrode terminal 44 is electrically connected to the negative electrode current collector terminal 44a. The positive electrode terminal 42 and the positive electrode current collector terminal 42a are made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The negative electrode terminal 44 and the negative electrode current collector terminal 44a are made of, for example, copper or a copper alloy.
次に、公知方法に従い、非水電解質80を用意する。非水電解質80は、典型的には、非水溶媒と支持塩(電解質塩)とを含有する。非水溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池の電解液に用いられる各種のカーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の有機溶媒を、特に限定なく用いることができる。なかでも、カーボネート類とエステル類とが好ましく、その具体例としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等が例示される。このような非水溶媒は、1種を単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。 Next, nonaqueous electrolyte 80 is prepared according to a known method. Nonaqueous electrolyte 80 typically contains a nonaqueous solvent and a supporting salt (electrolyte salt). The nonaqueous solvent can be any organic solvent commonly used in electrolytes for lithium-ion secondary batteries, including various carbonates, ethers, esters, nitriles, sulfones, and lactones. Of these, carbonates and esters are preferred, and specific examples include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl acetate, and methyl propionate. These nonaqueous solvents can be used alone or in combination of two or more.
支持塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)等のリチウム塩(好ましくはLiPF6)を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、0.7mol/L~1.3mol/Lが好ましい。 As the supporting salt, for example, a lithium salt such as LiPF 6 , LiBF 4 , or lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) (preferably LiPF 6 ) can be suitably used. The concentration of the supporting salt is preferably 0.7 mol/L to 1.3 mol/L.
なお、非水電解質80は、本開示の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述した成分以外の成分、例えば、ビニレンカーボネート(VC)、オキサラト錯体等の被膜形成剤;ビフェニル(BP)、シクロヘキシルベンゼン(CHB)等のガス発生剤;増粘剤;等の各種添加剤を含んでいてもよい。 In addition, the non-aqueous electrolyte 80 may contain various additives other than those described above, such as film-forming agents such as vinylene carbonate (VC) and oxalate complexes; gas generating agents such as biphenyl (BP) and cyclohexylbenzene (CHB); and thickeners, as long as the effects of the present disclosure are not significantly impaired.
そして、電池ケース30の蓋体34の注液孔から、非水電解質80を電池ケース30の内部に注液し、注液孔を封止する。このようにして、電池100を得ることができる。 Then, non-aqueous electrolyte 80 is poured into the battery case 30 through the pouring hole in the lid 34 of the battery case 30, and the pouring hole is sealed. In this way, the battery 100 can be obtained.
次に、上述したような電池の製造方法によって得られる電池100について説明する。ここで、図12は、一実施形態に係る電池の内部構造を模式的に示す正面図である。図13は、一実施形態に係る巻回電極体を模式的に示す斜視図である。図13の巻回電極体20の巻き終わり領域に存在するセパレータシート70Aに記載されている斜線部分は、熱処理によって熱変性し、硬化した状態であることを示している。先ず、本実施形態に係る電池100は、正極シート50および負極シート60が、セパレータシート70を介して積層され、巻回された巻回電極体20を備える電池である。また、セパレータシート70のうち、巻回電極体20の巻き終わり領域に存在するセパレータシート70Aの気孔率をP、巻回電極体20の巻き終わり領域以外に存在するセパレータシート70(換言すると、巻回電極体20に存在するセパレータシート70におけるセパレータシート70A以外の領域)の気孔率をQとしたとき、前記Qに対する前記Pの比(P/Q)は1よりも小さいことを特徴とする。即ち、上述したような巻き付け工程(ステップS4)によって熱処理されたセパレータシート70Aの気孔率は、かかる熱処理がなされていないセパレータシート70の気孔率よりも小さくなる。かかる電池100は、ここで開示されるいずれかの電池の製造方法によって得られた電池であるため、スプリングバックが好適に抑制された巻回電極体を備える電池ということができる。 Next, we will explain the battery 100 obtained by the battery manufacturing method described above. Here, Figure 12 is a front view schematically showing the internal structure of a battery according to one embodiment. Figure 13 is a perspective view schematically showing a wound electrode body according to one embodiment. The hatched portion of the separator sheet 70A present in the end-of-winding region of the wound electrode body 20 in Figure 13 indicates that it has been thermally denatured and hardened by heat treatment. First, the battery 100 according to this embodiment is a battery comprising a wound electrode body 20 in which a positive electrode sheet 50 and a negative electrode sheet 60 are stacked with a separator sheet 70 interposed therebetween and wound. Furthermore, when the porosity of separator sheet 70A present in the end-of-winding region of wound electrode body 20 is P and the porosity of separator sheet 70 present in the other region of wound electrode body 20 (in other words, the region of separator sheet 70 present in wound electrode body 20 other than separator sheet 70A) is Q, the ratio of P to Q (P/Q) is less than 1. That is, the porosity of separator sheet 70A heat-treated in the winding step (step S4) described above is lower than the porosity of separator sheet 70 not heat-treated. Because battery 100 is obtained by any of the battery manufacturing methods disclosed herein, it can be said to be a battery including a wound electrode body in which springback is suitably suppressed.
上記比(P/Q)は、巻回電極体20のスプリングバックが好適に抑制されるという観点から、好ましくは0.8以下であり、より好ましくは0.5以下であり、さらに好ましくは0.2以下や0.1以下である(例えば、0であってもよい。この場合、Pは0である)。上記比(P/Q)は、例えば0~0.1の範囲内とすることができる。 From the viewpoint of effectively suppressing springback of the wound electrode body 20, the ratio (P/Q) is preferably 0.8 or less, more preferably 0.5 or less, and even more preferably 0.2 or less or 0.1 or less (for example, it may be 0. In this case, P is 0). The ratio (P/Q) can be, for example, within the range of 0 to 0.1.
また、巻回電極体20は、セパレータシート70として、ポリオレフィン系樹脂から構成されるセパレータシートを含むことが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the wound electrode body 20 includes a separator sheet 70 made of a polyolefin resin.
電池100は、各種用途に利用可能である。具体的な用途としては、パソコン、携帯電子機器、携帯端末等のポータブル電源;電気自動車(BEV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の車両駆動用電源;小型電力貯蔵装置の蓄電池などが挙げられ、なかでも、車両駆動用電源が好ましい。電池100は、典型的には複数個を直列および/または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。 Battery 100 can be used for a variety of purposes. Specific applications include portable power sources for personal computers, portable electronic devices, mobile terminals, etc.; power sources for driving vehicles such as electric vehicles (BEVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); and storage batteries for small power storage devices, with battery 100 being preferred as a power source for driving vehicles. Battery 100 can also be used in the form of a battery pack, typically consisting of multiple batteries connected in series and/or parallel.
以上、本開示の一実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本開示は、他にも種々の形態にて実施することができる。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。 The above describes one embodiment of the present disclosure, but the above embodiment is merely one example. The present disclosure can be implemented in various other forms. The present disclosure can be implemented based on the content disclosed in this specification and the common general technical knowledge in the relevant field. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the above-exemplified embodiment. For example, it is possible to replace part of the above-described embodiment with other modified embodiments, and it is also possible to add other modified embodiments to the above-described embodiment. Furthermore, if a technical feature is not described as essential, it may be deleted as appropriate.
例えば、上記実施形態では、巻回電極体20の形状を扁平状としているが、これに限定されない。他の実施形態では、巻回電極体の形状は円筒状等であってもよい。 For example, in the above embodiment, the wound electrode body 20 has a flat shape, but this is not limited to this. In other embodiments, the wound electrode body may have a cylindrical shape, etc.
例えば、上記実施形態では、巻回電極体の製造方法は、プレス工程(ステップS4)を包含しているが、これに限定されない。例えば、巻回電極体が円筒状の場合等は、かかるプレス工程を除くことができる。 For example, in the above embodiment, the method for manufacturing the wound electrode body includes a pressing step (step S4), but is not limited to this. For example, if the wound electrode body is cylindrical, this pressing step can be omitted.
以上、本開示の実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本開示は、他にも種々の形態にて実施することができる。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。 The above describes embodiments of the present disclosure, but the above embodiments are merely examples. The present disclosure can be implemented in various other forms. The present disclosure can be implemented based on the content disclosed in this specification and common general technical knowledge in the relevant field. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the embodiments exemplified above.
20 巻回電極体
30 電池ケース
32 ケース本体
34 蓋体
36 安全弁
42 正極端子
42a 正極集電端子
44 負極端子
44a 負極集電端子
50 正極シート(正極)
52 正極集電箔
52a 正極活物質層非形成部分
52A 正極集電箔積層部
54 正極活物質層
60 負極シート(正極)
62 負極集電箔
62a 負極活物質層非形成部分
62A 負極集電箔積層部
64 負極活物質層
70 セパレータシート(セパレータ)
80 非水電解質
100 電池
200 巻回電極体製造装置
202 インデックス
204 第1巻き芯
206 第2巻き芯
208 第3巻き芯
210 調整ローラ
212 カッター
214 チャック
216 熱付与器
218 テープ貼り付け部材
300 プレス機
20 Wound electrode body 30 Battery case 32 Case body 34 Lid 36 Safety valve 42 Positive electrode terminal 42a Positive electrode current collector terminal 44 Negative electrode terminal 44a Negative electrode current collector terminal 50 Positive electrode sheet (positive electrode)
52 Positive electrode current collector foil 52a Positive electrode active material layer non-forming portion 52A Positive electrode current collector foil laminated portion 54 Positive electrode active material layer 60 Negative electrode sheet (positive electrode)
62 Negative electrode current collector foil 62a Negative electrode active material layer non-forming portion 62A Negative electrode current collector foil laminated portion 64 Negative electrode active material layer 70 Separator sheet (separator)
80 Non-aqueous electrolyte 100 Battery 200 Wound electrode body manufacturing apparatus 202 Index 204 First winding core 206 Second winding core 208 Third winding core 210 Adjustment roller 212 Cutter 214 Chuck 216 Heat applicator 218 Tape application member 300 Press machine
Claims (3)
前記正極シート、前記負極シート、および前記セパレータシートを用意する、用意工程;
前記正極シートと前記負極シートとを、前記セパレータシートを介して巻回し、巻取体を作製する、巻回工程;および
前記巻取体の巻き終わり領域に存在するセパレータシートの表面を熱付与器によって60℃~130℃の温度で熱処理し、該巻取体に巻きつける、巻き付け工程,ここで、前記熱付与器はドライヤー、赤外線ヒーターおよび電磁誘導加熱ヒーターのうちの少なくとも1つである;を包含する、蓄電デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electricity storage device including a wound electrode body in which a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are stacked with a separator sheet interposed therebetween and wound, the method comprising the steps of:
a preparation step of preparing the positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the separator sheet;
a winding step of winding the positive electrode sheet and the negative electrode sheet with the separator sheet interposed therebetween to produce a wound body; and a winding step of heat-treating the surface of the separator sheet present in a winding end region of the wound body at a temperature of 60°C to 130°C using a heat applicator, and winding the separator sheet around the wound body, wherein the heat applicator is at least one of a dryer, an infrared heater, and an electromagnetic induction heater .
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