电池的制造方法和电池与流程

本公开涉及具有将正极板、负极板和隔板层叠而成的电极层叠体的电池及其制造方法。更详细而言，涉及使用将片状的正极板、负极板和隔板层叠而成的构件作为电极层叠体的电池及其制造方法。

背景技术：

作为电池中的电极层叠体，除了将带状的电极板等卷绕而成的卷绕型以外，还有将片状的电极板等层叠而成的层叠型。作为关于层叠型的电极层叠体的现有技术，可举出专利文献1。该文献的技术中，在将电极板层叠于载置部上时，在使载置部倾斜的状态下适当振动(其权利要求1等)。这是为了使电极板彼此对齐。层叠型中，一枚一枚电极板彼此分离，因此对齐十分重要。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2015-163546号公报

技术实现要素：

但是，所述现有技术中存在以下问题。有时对齐会失败。这是由于上述专利文献1的技术中，通过在其图3中的“33”(层叠台)上使电极板的端部与“36”(壁)接触来进行对齐。但是电极板的端部比较脆弱。这是由于电极板通常是在集电箔的两面形成有电极活性物质层，而端部附近不具有电极活性物质层，是仅具备集电箔的部分。因此在对齐时，与“36”(壁)接触的端部附近会承受载荷，有时会起皱变形。这样导致对齐失败。现有技术中容易发生这样的状况。

本公开是为了解决所述现有技术所具有的问题而完成的。即、其课题是提供电极层叠体中的电极板切实对齐的电池及其制造方法。

本公开的一技术方案涉及的电池的制造方法，是通过在外装体中收纳将正极板、负极板和隔板层叠而成的电极层叠体来制造电池的方法，具有层合板制作工序和层叠工序，层合板制作工序中，将正极板、负极板和隔板预先以片状进行一体化，制作具有蓄电部、正极集电部和负极集电部的层合板，蓄电部中存在正极板、负极板和隔板，正极集电部中仅存在正极板，负极集电部中仅存在负极板，层叠工序中，以从上方观察时蓄电部彼此、正极集电部彼此、负极集电部彼此分别重叠的方式，将层合板彼此层叠而形成电极层叠体，在层合板制作工序中进行立起形状形成工序，在各个层合板中的正极集电部和负极集电部中的至少对齐的一方，通过部分弯折或弯曲而形成相对于其它部分立起的立起形状部，层叠工序中，从上方观察时，使立起形状部彼此重叠。

上述技术方案涉及的电池的制造方法，在层合板制作工序中的立起形状形成工序中，在正极集电部和负极集电部之中至少对齐的一方形成立起形状部。层叠工序中使用的层合板，形成有立起形状部。因此，正极集电部和负极集电部之中形成有立起形状部的一方与平坦的相比刚性提高。因此，能够以高精度进行电极层叠体的层合板彼此的对齐。像这样，能够得到电极层叠体的电极板被切实对齐的电池。

上述技术方案涉及的电池的制造方法中，优选在层叠工序之后，进行将用于连接对外端子的端子连接构件与立起形状部彼此的重叠部位接合的端子接合工序。由此，得到电极层叠体与对外端子的连接结构。通过将用于提高层合板的对齐精度的立起形状部使用于与端子连接构件的接合，有利于电池的小型化。

上述任一技术方案涉及的电池的制造方法中，优选在立起形状形成工序中，在各个层合板中的正极集电部和负极集电部中的至少对齐的一方形成切口，将从蓄电部观察时比切口更远的部分作为立起形状部。这样，为了形成立起形状部而在集电部形成的变形极小。

在集电部形成切口的技术方案涉及的电池的制造方法中，优选在立起形状形成工序中，使切口从远离蓄电部的端部位置起，沿着接近蓄电部的方向以折线状、曲线状或斜线状形成。由此，能够仅通过弯折或弯曲，将从蓄电部观察时比切口更远的部分作为立起形状部。该情况下，能够在正极板与负极板的贴合的同时形成立起形状部。

本公开的另一技术方案涉及的电池，是通过在外装体中收纳将正极板、负极板和隔板层叠而成的电极层叠体而得到的电池，电极层叠体是将片状的正极板和片状负极板隔着片状的隔板层叠而成的，具有蓄电部、正极集电部和负极集电部，该蓄电部中存在正极板、负极板和隔板，该正极集电部中仅存在正极板，该负极集电部中仅存在负极板，在正极集电部的各正极板和负极集电部的各负极板之中的至少一者，通过部分弯折或弯曲而形成有相对于其它部分立起的立起形状部，从上方观察时，立起形状部彼此重叠配置，连接于对外端子的端子连接构件与立起形状部彼此的重叠部位接合。

上述技术方案涉及的电池中，电极层叠体的正极板、负极板的对齐精度高。另外，端子连接构件的接合结构也紧凑。

根据本技术构成，提供电极层叠体的电极板被切实对齐的电池及其制造方法。

附图说明

图1是本实施方式涉及的电池的外观图。

图2是本实施方式涉及的电极层叠体的立体图。

图3是表示构成本实施方式的电极层叠体的层合板的立体图。

图4是负极集电部及其立起形状部的正面图。

图5是表示比较例中的集电部起皱从而对齐失败的状况的侧面截面图。

图6是表示将负极端子连接构件与电极层叠体接合的状况的正面图。

图7是表示将负极端子连接构件与电极层叠体接合的状况的立体图。

图8是用于说明本实施方式涉及的电极层叠体的制造方法的示意图。

图9是表示贴合部的立体图。

图10是表示弯折区间中的第1辊的表面形状的立体图。

图11是表示弯折区间中的第2辊的表面形状的立体图。

图12是表示通过弯折区间而形成立起形状部的状况的截面图。

图13是表示层叠部的结构的示意图。

图14是表示用于形成立起形状部的切口的形状的变形例(之一)的立体图。

图15是表示用于形成立起形状部的切口的形状的变形例(之二)的立体图。

图16是表示立起形状部的变形例的立体图。

附图标记说明

1电池

2电极层叠体

3外装体

4正极对外端子

5负极对外端子

6层合板

7、10蓄电部

8、11正极集电部

9、12负极集电部

13切口

14立起形状部

16负极端子连接构件

18接合部位

27正极板

具体实施方式

以下，参照附图对将本公开具体化的实施方式进行详细说明。本实施方式作为图1所示的电池1及其制造方法而将本公开具体化。图1的电池1是将电极层叠体2收纳在外装体3中而形成的。电池1设有正负的对外端子4、5。本实施方式中的作为本公开的特征在于电极层叠体2。因此对电极层叠体2进行详细描述。

将本实施方式的电池1的电极层叠体2示于图2。图2所示的电极层叠体2是将多个层合板6层叠而成的。图3中单独示出构成电极层叠体2的层合板6。层合板6是大致长方形的片状。如后所述，层合板6是正极板、负极板和两层隔板预先以片状一体化而成的。层合板6具有蓄电部7、正极集电部8和负极集电部9。蓄电部7是存在正极板、负极板和两层隔板的部分。正极集电部8是仅存在正极板的部分。负极集电部9是仅存在负极板的部分。

图2的电极层叠体2中，从上方观察时，层合板6的蓄电部7彼此、正极集电部8彼此、负极集电部9彼此分别重叠。从上方观察是指从垂直于层合板的方向观察。以下，将电极层叠体2中各个重叠部位称为蓄电部10、正极集电部11、负极集电部12。图1的电池1中，正极集电部11与正极对外端子4连接，负极集电部12与负极对外端子5连接。

对图3的层合板6进行说明。本实施方式的层合板6中，在负极集电部9形成切口13，并且在负极集电部9的一部分形成立起形状部14。切口13从负极集电部9中的远离蓄电部7的端部的位置起朝向蓄电部7以折线状形成。但切口13不进入蓄电部7。并且，负极集电部9之中从蓄电部7观察时比切口13更远的部分被弯折而在图3中向上立起，成为立起形状部14。在每一个层合板6中，切口13和立起形状部14相对于图3中的l方向设置在相同的位置。

将在图3中沿着箭头a观察负极集电部9及其立起形状部14的正面图示于图4。立起形状部14从折痕40立起，其立起角θ为5°～85°的范围内即可。如果立起角过小，则没有弯折的意义。如果立起角θ过于接近之间或大于直角，则会成为立起形状部14彼此重叠的障碍。即、如图2所示在电极层叠体2的状态下，从上方观察时，各个层合板6的立起形状部14彼此重叠。

图2所示的电极层叠体2中，层合板6彼此的对齐精度高。这是由于在各个层合板6形成有立起形状部14。首先，对图2中的w方向的对齐精度进行说明。电极层叠体2通过将负极集电部12侧的端部向适当的对齐基准按压，能够容易地将层合板6在w方向上对齐。适当的对齐基准例如是上述专利文献1的图3中表示为“36”的壁等。

负极集电部12是各个层合板6中不存在正极板、仅存在负极板的部分，因此比存在正极板和负极板这两者的蓄电部10脆弱。但本实施方式中设有上述立起形状部14，因此负极集电部12相对于w方向的压缩载荷的刚性很高。所以，即使将负极集电部12向对齐基准按压，各个层合板6的负极集电部9也不会起皱变形。因此，能够在w方向上得到高的对齐精度。

如果在不设置立起形状部14的状态下进行对齐，则如图5所示，一部分的负极集电部9会产生起皱变形15。产生了起皱变形15的层合板6和没有产生起皱变形15的层合板6中，蓄电部10相对于w方向的位置发生偏移d。因此，w方向上的对齐精度低。本实施方式中通过设置立起形状部14，防止由起皱变形15导致的对齐精度的降低。

本实施方式的上述电极层叠体2中，立起形状部14除了有助于上述对齐精度以外，还有助于图2中的w方向上的尺寸的小型化。这是由于在电极层叠体2中，负极集电部9的w方向的宽度本身可以比没有设置立起形状部14的情况小。例如，假设负极集电部9的宽度为15mm，没有设置立起形状部14的情况下的对齐精度为±2mm。该情况下，通过将立起形状部14在宽度：12mm、长度：5mm、立起角θ：45°的条件下形成，能够使对齐精度提高至±0.5mm左右。因此在形成立起形状部14的情况下，负极集电部9的宽度本身可以缩小1.5mm。

关于图2中的l方向，将蓄电部10的l方向上的端部向适当的对齐基准按压，由此进行对齐。蓄电部10具有正极板和负极板这两者，因此强度高，不会发生起皱变形。另外在本实施方式中，从上方观察时，负极集电部12中立起形状部14彼此重叠，这本身也有助于l方向上的对齐。这是由于如上所述，每一个层合板6中，立起形状部14都设置在相同的位置。

图2所示的电极层叠体2中的立起形状部14，是用于与图1所示的负极对外端子5连接的部位。对于该连接结构进行说明。图6表示将负极端子连接构件16与电极层叠体2接合的状况。图6中示出的是对于接合了负极端子连接构件16的状态下的电极层叠体2，从负极集电部12一侧观察的正面图(视线与图3中的箭头a相同)。接合负极端子连接构件16的是电极层叠体2之中负极集电部12的部分。更详细而言，是各负极集电部9中的立起形状部14的部位。

如图6所示，各负极集电部9的立起形状部14之中，在顶端附近的部分设有平坦部17。平坦部17与负极集电部9之中立起形状部14以外的部分平行。图6中，多个平坦部17彼此重叠，在此设有负极集电部9与负极端子连接构件16的接合部位18。接合部位18中，各平坦部17与负极端子连接构件16被焊接。这样，负极端子连接构件16与电极层叠体2的负极集电部12接合。接合的方法可以是电阻焊、激光焊、超声波焊接等。该接合工序在将层合板6彼此层叠的工序之后进行。负极端子连接构件16中的没有出现在图6中的端部，与负极对外端子5连接。

图7表示接合了负极端子连接构件16的状态下的电极层叠体2的立体图。如图7所示，负极端子连接构件16从接合部位18起，与负极集电部12的边缘平行设置。在前面与负极对外端子5之中外装体3的内部侧的部分连接。再者，图7中描绘为负极端子连接构件16从电极层叠体2起在图中向上方稍微抬起。这是为了在描绘上更加直观易懂。实际上，如图6所示，负极端子连接构件16位于电极层叠体2大致相同的高度。但也可以像图7中描绘的那样配置。

本实施方式中，如上所述，负极端子连接构件16与负极集电部9的立起形状部14的部分接合。这本身也有助于电池1的小型化。这是由于不需要在负极集电部9设置用于接合负极端子连接构件16的特别的部位。另外，负极集电部9的w方向上的宽度如上所述可小型化，因此负极端子连接构件16的宽度t也能够小型化。再者，图1的电池1中，在正极侧通过端子连接构件实现正极集电部11与正极对外端子4的连接。该连接方法，可以与图6、图7所示的负极侧相同，也可以是公知的连接方法。

接着，对图1所示的电池1的制造方法进行说明。电池1的制造方法，基本上是制造电极层叠体2，将制造的电极层叠体2收纳在外装体3中。其中，关于电极层叠体2向外装体3的收纳，并不是本公开的特征点，与公知技术没有差别。制造方法上作为本公开的特征点在于电极层叠体2的制造过程。即、在电极层叠体2的制造中，作为负极板使用形成有上述切口13和立起形状部14的负极板，这一点是本公开的特征点。

基于图8对电极层叠体2的制造过程进行详细说明。图8中示出由正极带19和负极带20得到电极层叠体2的过程。图8中，作为用于实施该过程的设备，设有第1切断部21、贴合部22、第2切断部23、层叠部24。

正极带19是在集电箔的两面形成电极活性物质层的长条状物质。在与其长度方向平行的一端设有仅为集电箔的非涂布部25，剩余部分是具有电极活性物质层的涂布部26。通过正极带19在第1切断部21沿着与长度方向交叉的方向被切断，得到片状的正极板27。

负极带20也是在集电箔的两面形成电极活性物质层的长条状构件，这一点与正极带19相同。但集电箔、电极活性物质层的材质当然在正负极是不同的。在负极带20中，在与其长度方向平行的一端设有仅为集电箔的非涂布部28，剩余部分是具有电极活性物质层的涂布部29。但在正极带19和负极带20上，非涂布部25和非涂布部28是逆向配置的。另外，负极带20的涂布部29的两面都被隔板覆盖。非涂布部25没有被隔板覆盖。另外，由此上述负极集电部12不仅不存在正极板，也不存在负极活性物质层，是仅为负极集电箔的部分。

在贴合部22，将负极带20与正极板27贴合。在此，通过负极带20和正极板27将涂布部26与涂布部29重叠。由此，在贴合之后，正极板27的非涂布部25和负极带20的非涂布部28，成为以涂布部26与涂布部29的重叠部位为中心而向相反方向突出的状态。在贴合之后，成为在长条状的负极带20上排列有片状的正极板27的状态。

在第2切断部23，贴合后的负极带20被切断。切断方向仍然是与长度方向交叉的方向，切断部位是正极板27与正极板27之间的间隙的部位。由此得到层合板6。层合板6中，正极板27、负极板和隔板以片状一体化，并且具有存在正极板27、负极板和隔板的蓄电部7、仅存在正极板27的正极集电部8、以及仅存在负极板的负极集电部9。该层合板6在层叠部24被层叠多枚，由此得到电极层叠体2。在层叠部24，以从上方观察时蓄电部7彼此、正极集电部8彼此、负极集电部9彼此分别重叠的方式，将层合板6彼此层叠。

在此，在贴合部22将负极带20与正极板27贴合时，也进行立起形状部14的形成。贴合部22如图9所示由第1辊30和第2辊31的辊对构成。在图9的辊对设有贴合区间32和弯折区间34。贴合区间32是涂布部26和涂布部29通过的区间。贴合区间32中的第1辊30和第2辊31都是简单的圆柱形状。

弯折区间34是负极带20的非涂布部28通过的区间。在非涂布部28从弯折区间34通过时，进行切口13和立起形状部14的形成。因此，弯折区间34中的第1辊30和第2辊31不是简单的圆柱形状，而是特殊的形状。

图10表示弯折区间34中的第1辊30的表面形状。如图10所示，弯折区间34中，在第1辊30的表面上形成有切断刀片37和弯折突起38。除了切断刀片37和弯折突起38以外的部分为简单的圆柱面。切断刀片37是用于在非涂布部28形成切口13的形状。由此，切断刀片37从弯折区间34中的远离贴合区间32的端部的位置起朝向贴合区间32以折线状形成。但切断刀片37不进入贴合区间32。并且，从切断刀片37中最深的部位起直到与贴合区间32相反方向的端部以直线状形成有弯折突起38。

如图11所示，弯折区间34中的第2辊31形成有弯折垫39。弯折垫39从弯折区间34中的远离贴合区间32的端部的位置起，以与上述弯折突起38大致相同的长度呈直线状形成。弯折垫39的材质是橡胶等比弯折突起38软的材质。并且，弯折垫39设置于在使第1辊30和第2辊31旋转时必然与弯折突起38抵接的位置。

因此，在负极带20和正极板27从贴合部22通过时，利用切断刀片37在非涂布部28形成切口13。如图12所示，非涂布部28的一部分被弯折突起38和弯折垫39夹持。这样，非涂布部28中被夹持的部位发生弯折，成为折痕40。成为折痕40的是非涂布部28中从切口13的最深处起直到端部为止的直线状的部位。由此，比折痕40靠前的部分被立起，成为立起形状部14。成为立起形状部14的是非涂布部28之中从涂布部29观察时比切口13远的部分。

再者，图12中的弯折垫39被弯折突起38按压，从原本的形状变为失真的形状。通过该弯折垫39的失真度的设定，能够调整图4所示的立起角θ。即、如果将弯折时的弯折垫39的失真度设定为较大，则能够得到立起角θ较大的立起形状部14。如果将弯折时的弯折垫39的失真度设定为较小，则能够得到立起角θ较小的立起形状部14。由此，能够将立起角θ设为上述优选范围内。

第1辊30和第2辊31的周长，与图8中的贴合部22下游侧的负极带20上的层合板6的l方向上的配置间距相同。由此，在各个层合板6的相同位置形成立起形状部14。

将层叠部24的构成例示于图13。在层叠部24设有层叠台41和旋转台42。旋转台42设有两个吸附垫43。两个吸附垫43都能够相对于旋转台42升降。由此，能够将层合板6重叠在层叠台41上。

即、利用一方的吸附垫43将通过在第2切断部23的切断而得到的层合板6吸附并抬起。然后使旋转台42旋转180°之后，将该层合板6载置于层叠台41上。通过反复如此而在层叠台41上得到电极层叠体2。层合板6的抬起和载置利用了吸附垫43的升降功能。因此，载置于层叠台41上的层合板6的移动方向为垂直方向。所以，在该载置时，立起形状部14彼此从上方观察重叠，从而不会干扰到立起形状部14。另外，在层叠台41上如上述那样，能够利用适当的对齐基准进行层合板6彼此的对齐。

这样，通过立起形状部14得到负极集电部12的刚性很高的电极层叠体2。然后，进行上述负极端子连接构件16的安装、正极端子连接构件的安装、以及向外装体3中收纳的各工序，由此得到图1所示的电池1。正负的端子连接构件的安装以及向外装体3中的收纳都可以采用公知的方法。另外，外装体3中除了电极层叠体2以外可以还收纳公知的电解液。

接着，对本实施方式的变形例进行说明。在此说明的变形例都是关于立起形状部14的具体形状。之前的说明中，用于在负极集电部9形成立起形状部14的切口13的形状是如图3所示的折线状。但不限于此，可以是图14所示的曲线状，也可以是图15所示的斜线状。另外，在采用折线状的情况下，折线的各区间的角度可以与图示不同。另外，折痕40的线可以是不明显的弯曲状。弯曲状的情况下，立起角θ可以是比弯曲的部分靠顶端侧的平面状的部分的倾斜角。

另外，如图16所示，也考虑过切口13没有到达负极集电部9的端部的形状。该情况下，需要在切口13的形成之外，另外在之后对负极集电部9(非涂布部28)进行压制加工的工序。但是可得到负极集电部9的刚性提高效果。也考虑到在图16中去掉切口13本身而仅进行压制加工，但在负极集电部9容易残留应变这一点上稍微不利。相反地，通过切口13，即使形成立起形状部14，负极集电部9也难以残留应变。

如以上详细说明的那样，根据本实施方式，通过在构成电极层叠体2的电极板的集电部(非涂布部)的一部分设置立起形状部14，使集电部的刚性提高。由此，实现构成电极层叠体2的电极板的对齐精度优异的电池的制造方法以及采用该方法制造的电池1。另外，也能够有助于电极层叠体2的尺寸的小型化。

再者，本实施方式只是例示，并不限定本公开。因此，本公开能够在不脱离主旨的范围内进行各种改良、变形。例如所述实施方式中，将立起形状部14设置于负极集电部9。但是不限于此，也可以将立起形状部14设置于正极集电部8。但关于在哪个集电部设置立起形状部14，构成电极层叠体2的所有层合板6必须统一。或者，也可以在负极集电部9和正极集电部8这两者设置立起形状部14。该情况下，构成电极层叠体2的所有层合板6必须都在这两个集电部设置立起形状部14。另外，每一个层合板6的立起形状部14的个数是任意的。但该个数在电极层叠体2中必须统一。

另外，对于应用本公开的电池的种类没有特别限制。只要是具有将正极板、负极板和隔板层叠而成的电极层叠体收纳于外装体中的结构的电池即可。锂离子电池、镍氢电池、全固体电池都包含在能够应用本公开的电池的范围内。另外，关于正极板和负极板，在集电箔的表面上形成了电极活性物质层，但并不是必须这样。根据电池的种类，可以不存在集电箔与电极活性物质层的区分。

制造步骤也可以与图8所示的不同。例如可以采用先将负极带裁断为片状再配置于正极带上的方式，也可以采用预先使正极板、负极板这两者成为片状，各贴合一枚而得到层合板6的方式。可以将图13中的旋转台42替换为直线往复移动方式。