制造电池电极的方法

制造电池电极的方法
【专利摘要】公开了一种制造电池电极的方法，在该电池电极中正极电极引线片和负极电极引线片中的每一个与由金属箔形成的集电体整体地形成并具有优良的特性。该方法包括将具有期望尺寸的电池电极从其中活性材料被间歇地施加到集电体上的带状电极分离。该带状电极包括第n施加部分、邻接该第n施加部分的第n非施加部分以及在该第n施加部分邻接该第n非施加部分的一侧的相反侧邻接该第n非施加部分的第（n+1）施加部分（n是正整数）。从带状电极切掉电池电极，至少包括该第n施加部分、该第n非施加部分以及该第（n+1）施加部分。
【专利说明】制造电池电极的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造电池电极的方法，并且更特别地涉及一种制造具有其中在薄集电体上形成有电极活性材料的配置的电池电极的方法。
【背景技术】
[0002]如下制造锂离子电池等的正极电极和负极电极:形成其中正极电极混合物和负极电极混合物被分别施加到正极集电体和负极集电体的金属箔表面上的施加部分和非施加部分，后面是干燥，以及将作为结果而产生的正极集电体和负极集电体中的每一个切割成均具有预定尺寸的块。
[0003]与正极电极和负极电极的切割过程并行地，从相应的正极集电体和负极集电体的非施加部分切割用于建立与相应的正极集电体和负极集电体的电传导的正极电极和负极电极引线片(lead tab)(参见例如专利文献I)。
[0004]现有技术文献 专利文献
【专利文献I】 JP2002-252023A。

【发明内容】

[0005]发明要解决的问题
与通过将正极电极和负极电极活性材料`施加到金属箔集电体上而获得的正极电极基体材料和负极电极基体材料的切割过程并行地整体地形成正极电极活性材料非施加部分中的正极电极引线片和负极电极活性材料非施加部分中的负极电极引线片的方法能够消除将引线片分别接合到正极电极和负极电极的过程。
[0006]图6A至6C是用于解释传统的电极切割方法的视图。
[0007]图6A是用于解释正极电极基体材料的平面图。图6B和6C均是用于解释使用切割装置来切割正极电极基体材料的切割过程的横截面图。
[0008]在图6B和6C中图示出沿着图6A的经过正极电极基体材料102的正极电极引线片形成部分113的线C-C’截取的横截面图。
[0009]如图6B中所图示的那样，正极电极基体材料102以其在其两个表面处被保持在上部剥离器(upper stripper)510与下部剥离器(lower stripper)530之间且被铁站540支承的状态被安装到切割装置500。
[0010]正极电极基体材料102被固定，其中正极电极100的充当电池反应部分的正极电极部分110的两个表面被保持在上部剥离器510与下部剥离器530之间。
[0011]在上部剥离器510的两端上提供的切割刀片520和522下降，并且同时下部剥离器530上升，由此，将待切割的用于正极电极的材料切断。
[0012]正极电极引线片形成部分113未在其两个表面处被保持在上部和下部剥离器510和530之间，并且因此当被切割刀片520切割时会受到在切割刀片520的移动方向上的力，使得正极电极引线片形成部分113可能变形或者变得褶皱，如图3C中所图示的那样。
[0013]本发明的目的是提供一种制造电池电极的方法，其能够在与通过将正极电极和负极电极活性材料施加到金属箔集电体上而获得的正极电极和负极电极基体材料的切割过程并行地在正极电极活性材料非施加部分和负极电极活性材料非施加部分中分别整体地形成正极电极和负极电极引线片时提供具有有着优良质量的正极电极和负极电极的堆叠二次电池，并且本发明的目的是提供一种根据电池电极制造方法制造的电池。
[0014]用于解决问题的手段
根据为了解决上述问题而已经完成的本发明的第一方面，提供了一种制造电池电极的方法，其特征在于，包括将电池电极从包括施加部分和非施加部分的带状电极分离，使得该非施加部分变成电极引线片，在该施加部分中在集电体上形成有活性材料，在该非施加部分中未在集电体上形成有活性材料，其中，从带状电极切掉电池电极，其中使施加部分的集电体表面和将变成电极引线片的非施加部分的集电体表面保持在同一平面中。
[0015]根据本发明的第二方面，提供了一种制造电池电极的方法，其特征在于，包括将具有期望尺寸的电极从其中活性材料被间歇地施加到集电体上的带状电极分离，其中，该带状电极包括第n施加部分、邻接该第n施加部分的第n非施加部分以及在该第n施加部分邻接该第n非施加部分的一侧的相反侧邻接第该n非施加部分的第(n+1)施加部分(n是正整数)，以及从带状电极切掉电池电极，至少包括该第n施加部分、该第n非施加部分以及该第(n+1)施加部分。
[0016]在本发明中，电池电极的第(n+1)施加部分被切掉。
[0017]在本发明中，电极是用于锂离子二次电池的电极。
[0018]此外，根据本发明的第三方面，提供了一种电池，其特征在于，包括通过分离器堆叠的正极电极和负极电极，该正极电极被从带状电极切掉，至少包括第n施加部分、第n非施加部分以及第(n+1)施加部分，在该带状电极中活性材料被间歇地施加到集电体上并且该带状电极包括该第n施加部分、邻接该第n施加部分的该第n非施加部分以及在该第n施加部分邻接该第n非施加部分的一侧的相反侧邻接该第n非施加部分的该第(n+1)施加部分(n是正整数)，该负极电极是以与该正极电极相同的方式被产生的。
[0019]在本发明中，术语“基本上同一平面”包括施加部分的集电体表面和将变成电极弓I线片的非施加部分的集电体表面处于同一平面(诸如水平表面)中的情况，并且还包括它们彼此略微倾斜的情况，只要能够获得与在它们处于同一平面中的情况下获得的效果相同的效果。
[0020]本发明的优点
根据本发明的电池电极制造方法，当正极电极引线片和负极电极引线片分别与正极电极和负极电极整体地产生时，在保持前端的被施加有正极电极和负极电极活性材料层中的每一个的部分的同时切掉正极电极和负极电极引线片形成部分中的每一个。因此，即使在正极电极和负极电极引线片均使用箔集电体来形成的情况下，切割部分也不会变得褶皱或者不会变形。这允许提供在质量方面稳定的电池电极。
【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1A至ID是用于解释正极电极和负极电极的制造过程的示例的视图。[0022]图2A和2B是用于解释其中通过分离器将正极电极和负极电极彼此相对地堆叠的电极堆叠体的制造方法的视图。
[0023]图3A至3C是用于解释本发明中的切割电池电极的方法的示例的视图，其图示出切割正极电极的方法。
[0024]图4A至4D是用于解释正极电极和负极电极的制造过程的另一示例的视图。
[0025]图5A至5C是用于解释本发明中的切割电池电极的方法的另一示例的视图，其图示出切割正极电极的方法。
[0026]图6A至6C是用于解释切割传统的正极电极的方法的视图。
【具体实施方式】
[0027]下面将以锂离子电池作为一个示例参考附图来描述本发明。
[0028]图1A至ID是用于解释正极电极和负极电极的制造过程的示例的视图。
[0029]虽然正极电极和负极电极在组成元素方面不同，但是通过相同的方法来制造它们。因此，将以正极电极作为一个示例来进行以下描述。
[0030]如下制造正极电极:将浆料正极电极混合物间歇地施加到由带状铝箔形成的正极集电体的两个表面上，后面是干燥，根据需要使用滚压机来压缩作为结果而产生的正极集电体以用于成形，并将所获得的正极电极基体材料切割成均具有预定尺寸的块。
[0031 ] 作为正极电极混合物，能够使用通过使含有锂的复合氧化物(诸如，锂锰复合氧化物、锂钴复合氧化物、锂镍复合氧化物)、诸如炭黑之类的导电材料以及诸如聚偏二氟乙烯之类的粘合剂分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中而获得的浆料正极电极混合物。
[0032]如图1A中所图示的那样，在正极集电体101上间歇地形成有被描绘为阴影区域的正极电极活性材料层103，正极电极活性材料被施加到正极集电体101的表面上。间歇形成的正极电极活性材料层103具有比虚线所表示的正极电极部分轮廓104的面积更大的面积。
[0033]随后，沿着预定正极电极轮廓切割在其长度方向上被施加有活性材料的正极集电体101的两侧表面105a和105b以获得正极电极基体材料102。
[0034]随后，沿着包括直线部分和两个端曲线部分(例如，四分之一圆周)的第一切割线来切割正极电极基体材料，同时在其两个表面处保持正极电极活性材料层103的第(n+1)(n是正整数)施加部分103c，该正极电极活性材料层103被在长度方向上间歇地施加到正极电极基体材料102上,该第(n+1)施加部分103c在第n施加部分103a邻接第n非施加部分103b的一侧的相反侧邻接第n非施加部分103b。与沿着第一切割线110切割并行地，沿着第二切割线112切割正极电极基体材料以由此获得图1C中所图示的用于正极电极的切割体106，其中正极电极活性材料层103被留在正极电极引线片形成部分113的前端114中。
[0035]如上所述，通过执行切割、同时在其两个表面处保持在正极电极引线片形成部分113的前端114附近的正极电极活性材料层103，正极电极活性材料层103被留在前端114中。
[0036]当在邻近于正极电极引线片形成部分113的前端114的正极电极活性材料层103被留下的情况下执行切割时，从而，在正极电极引线片形成部分113的切割过程时在其两个表面处保持邻近于正极电极引线片形成部分113的部分。这允许在切割过程时牢固地保持正极电极引线片形成部分113，这又防止了正极电极引线片形成部分113变形或变得褶皱。
[0037]在这里，存在去除被施加有正极电极活性材料层103(其被留在正极电极引线片形成部分113的前端114中)的部分的需要。通过在产生从其形成正极电极引线片的正极电极引线片形成部分113时将被施加有正极电极活性材料的前端的尺寸考虑在内，能够仅仅通过切割并去除前端114来获得如图1D中所图示的配备有具有预定尺寸的正极电极引线片的正极电极100。
[0038]图2A和2B是用于解释其中通过分离器将正极电极和负极电极彼此相对地堆叠的电极堆叠体的制造方法的视图。
[0039]通过分离器300来堆叠分别具有正极电极和负极电极引线片形成部分113和213的用于正极电极和负极电极的切割体106和206以产生电极堆叠体400。通过在多个位置处附着在电极堆叠体400的两个表面上的固定带410固定切割体106和206，以便防止切割体106和206彼此移位。
[0040]随后，通过超声波接合装置将从电极堆叠体引出的正极电极引线片形成部分113共同地彼此接合以用于集成；类似地，通过超声波接合装置将从电极堆叠体引出的负极电极引线片形成部分213共同地彼此接合以用于集成。集成正极电极引线片形成部分113的被施加有正极电极活性材料的前端114和集成负极电极引线片形成部分213的被施加有负极电极活性材料的前端214均受到切割。以如上所述的方式，完成其中正极电极引线片115和负极电极引线片215均被彼此接合的电极堆叠体400的产生。
[0041]所获得的电极堆叠体400受到用膜状覆盖材料进行的密封或被容纳在正方形容器中并受到电解液的注射，由此完成电池的产生。
[0042]下面描述本发明中的从正极电极基体材料和负极电极基体材料切割用于正极电极的切割体和用于负极电极的切割体的方法。
[0043]图3A至3C是用于解释本发明中的切割电极的方法的视图，其明确地图示出产生用于正极电极的切割体的方法。
[0044]图3A是用于解释正极电极基体材料的平面图。图3B和3C均是用于解释使用切割装置来切割正极电极基体材料的切割过程的横截面图。
[0045]在图3B和3C中图示出沿着图3A的经过正极电极基体材料102的正极电极引线片形成部分113的线A-A’截取的横截面图。
[0046]如图3B中所图示的那样，正极电极基体材料102以其在两个表面处被保持在上部剥离器510与下部剥离器530之间且被铁砧540支承的状态被安装到切割装置500。
[0047]正极电极基体材料102被固定，其中不仅是充当正极电极的第一施加部分103a，而且邻近于第n施加部分103a的第n非施加部分103b和位于与第n施加部分相反的一侧并且包括正极电极引线片形成部分113的稍后将被切断的部分和其周围部分的第(n+1)施加部分103c在其两个表面处被保持在上部剥离器510与下部剥离器530之间。
[0048]在上部剥离器510的两端上提供的切割刀片520和522下降，并且同时下部剥离器530上升。然后，沿着用于获取正极电极引线片的第二切割线112切割正极电极基体材料，使得正极电极活性材料层103留在正极电极引线片形成部分113的前端中，并且同时沿着在与从其获取正极电极引线片形成部分的部分相反的一侧限定的第一切割线110进行切割，由此获得用于正极电极的切割体106。
[0049]在那之后，上部剥离器510与切割刀片520和522 —起上升，并且因此能够获取用于正极电极的切割体106。从用于正极电极的切割体106 (其从切割装置500获取)，切掉留在正极电极引线片形成部分113的前端中的被施加有正极电极活性材料的部分，由此能够获得正极电极。
[0050]在根据本发明的电极制造方法中，在前端114附近的第(n+1)施加部分103c在其两个表面处被保持在上部剥离器510与下部剥离器530之间，使得如所图示的那样即使在充当正极电极的第n施加部分103a与正极电极引线片形成部分113之间存在级差，正极电极引线片形成部分也不会变形或者不会变得褶皱。也就是说，本发明的制造方法对此类间歇施加方法的应用允许在留下邻近于正极电极引线片的前端的施加部分的情况下实现分离，由此防止了切割部分变得褶皱或变形。这允许获得具有优良质量的正极电极引线片形成部分，并且又允许产生具有优良性能的二次电池。
[0051]能够通过与上述正极电极切割过程相同的过程来产生用于负极电极的切割体。
[0052]图4A至4D是用于解释正极电极和负极电极的制造过程的另一示例的视图。
[0053]如在以上示例中，虽然正极电极和负极电极在组成元素方面不同，但是通过相同的方法来制造它们。因此，将以正极电极作为一个示例来进行以下描述。
[0054]如图4A中所图示的那样，在正极集电体101上形成有被描绘为阴影区域的正极电极活性材料层103，正极电极活性材料被施加到正极集电体101的表面上。
[0055]在正极集电体101上，存在正极电极活性材料层103d和103e，其中的每一个被描绘为阴影区域。如下制造正极电极:将浆料正极电极混合物施加到由带状铝箔形成的正极集电体上，后面是干燥，以形成正极电极活性材料层，根据需要使用滚压机来压缩作为结果而产生的正极集电体以用于成形，并且将所获得的正极电极基体材料切割成均具有预定尺寸的块。随后，沿着预定正极电极轮廓切割在其长度方向上被施加有活性材料的正极集电体101的两侧表面105a和105b以获得图4B中所图示的正极电极基体材料102。
[0056]如图4B中所图示的那样，其中未形成有正极电极活性材料的本示例的非施加部分留在被施加有正极电极混合物的正极电极活性材料施加部分103d和103e之间，并通过冲压成对应于虚线所表示的正极电极轮廓104的形状来产生正极电极。
[0057]随后，执行冲压以产生图4C中所图示的用于正极电极的切割体106，其中正极电极引线片形成部分113具有被施加有正极电极活性材料层的前端114。在那之后，仅仅通过切割并去除前端114，能够获得配备有具有预定尺寸的正极电极引线片的正极电极100，如图4D中所图示的那样。
[0058]作为正极电极混合物，能够使用与图1中所描述的正极电极混合物相同的正极电极混合物。
[0059]图5A至5C是用于解释使用图4A至4D描述的切割电极的方法的视图，其明确地图示出产生用于正极电极的切割体的方法。
[0060]如在使用图3B描述的示例中，正极电极基体材料106被固定，其中不仅是充当正极电极的第一施加部分103d，而且正极电极引线片的前端的正极电极活性材料层103e在其两个表面处被保持在上部剥离器510与下部剥离器530之间，使得充当正极电极的集电体表面和正极电极引线片的前端上的集电体表面被保持在同一平面中，由此防止切割部分变得褶皱或变形。这允许获得具有优良质量的正极电极引线片形成部分，并且又允许产生具有优良性能的二次电池。
[0061]此外，与充当正极电极的部分独立地形成正极电极引线片的前端的正极电极活性材料层103e，使得还通过向正极电极活性材料层103e施加不含有正极电极活性材料的合成树脂组成物至与正极电极材料层的厚度相等的厚度，能够获得如在施加正极电极材料的情况下那样的本发明的效果。
[0062]通过分离器来堆叠如在以上示例中所描述的那样产生的用于正极电极的切割体和用于负极电极的切割体，并且然后将堆叠体容纳在膜状覆盖材料或电池罐中，并使堆叠体在电解液的注射之后受到密封，由此完成电池的产生。
[0063]产业适用性
根据本发明的电池电极制造方法，当通过切割将电极活性材料间歇地施加到由薄金属箔形成的集电体上所获得的电极基体材料来整体地产生正极电极引线片和负极电极引线片时，正极电极和负极电极引线片形成部分不会变形或者不会变得褶皱，由此允许有效地制造在特性方面优良的电池。
[0064]附图标记的说明
100:正极电极
101:正极集电体
102:正极电极基体材料
103:正极电极活性材料层 103a --第n施加部分 103b --第n非施加部分 103c:第(n+1)施加部分 103d:正极电极活性材料层 103e:正极电极活性材料层
104:正极电极轮廓 105a、105b:两侧表面
106:用于正极电极的切割体
110:第一切割线
112:第二切割线
113:正极电极引线片形成部分
114:前端
115:正极电极引线片
206:用于负极 电极的切割体
213:负极电极引线片形成部分
214:前端
215:负极电极引线片 300:分离器 400:电极堆叠体410:固定带500:切割装置510:上部剥离器520:切割刀片522:切割刀片530:下部剥离器540:铁石占。
【权利要求】
1.一种制造电池电极的方法，包括将电池电极从包括施加部分和非施加部分的带状电极分离，使得该非施加部分变成电极引线片，在该施加部分中在集电体上形成有活性材料，在该非施加部分中未在集电体上形成有活性材料，所述方法的特征在于， 从带状电极切掉电池电极，其中使施加部分的集电体表面和将变成电极引线片的非施加部分的集电体表面保持在同一平面中。
2.一种制造电池电极的方法，包括将具有期望尺寸的电池电极从其中活性材料被间歇地施加到集电体上的带状电极分离，所述方法的特征在于， 该带状电极包括第n施加部分、邻接该第n施加部分的第n非施加部分以及在该第n施加部分邻接该第n非施加部分的一侧的相反侧邻接该第n非施加部分的第(n+1)施加部分(n是正整数)，以及 从带状电极切掉电池电极，至少包括该第n施加部分、该第n非施加部分以及该第(n+1)施加部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 电池电极的第(n+1)施加部分被切掉。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于， 电池电极是用于锂离子二次电池的电极。
5.一种电池，其特征在于，包括通过分离器堆叠的正极电极和负极电极， 该正极电极被从带状电极切掉，至少包括第n施加部分、第n非施加部分以及第(n+1)施加部分，在该带状电极中活性材料被间歇地施加到集电体上并且该带状电极包括该第n施加部分、邻接该第n施加部分的该第n非施加部分以及在该第n施加部分邻接该第n非施加部分的一侧的相反侧邻接该第n非施加部分的该第(n+1)施加部分(n是正整数)， 该负极电极是以与该正极电极相同的方式被产生的。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，包括电极堆叠体，该电极堆叠体包括通过分离器堆叠的正极电极和负极电极， 该正极电极是通过从被切掉的正极电极切掉第(n+1)施加部分而获得的，该被切掉的正极电极至少包括第n施加部分、邻接该第n施加部分的第n非施加部分以及在该第n施加部分邻接该第n非施加部分的一侧的相反侧邻接该第n非施加部分的该第(n+1)施加部分(n是正整数)， 该负极电极是以与该正极电极相同的方式被产生的。
【文档编号】H01M4/139GK103782419SQ201280042526
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年8月31日
【发明者】中岛聪 申请人:Nec 能源元器件株式会社