二次电池及其制造方法_3

文档序号:9693478阅读:来源:国知局
未涂覆部分之间的边界部分4的边缘和每个负电极6的端部的边缘均可具有圆形弯曲形状,而不是与相关集电器3或8延伸的方向垂直的线性形状。应理解的是,由于例如制造差异和/或层形成能力,正电极活性材料2和负电极活性材料7中的每一个可包括例如不可避免的倾斜、各层的不规则或圆度。
[0066]每个第一正电极活性材料层2A可包括厚度以阶梯方式减小的阶梯部分,而不是厚度按图3所示轻缓减小的倾斜部分2A2。备选地,每个正电极活性材料层2A可包括倾斜部分2A2和阶梯部分两者。同样,有可能的是:薄层部分2A3并不是独立于倾斜部分2A2和阶梯部分设置的;并且具有减小厚度的倾斜部分2A2或阶梯部分的一部分面对相关绝缘材料40,由此吸收有绝缘材料40引起的厚度增加。在这种情况中,倾斜部分2A2或阶梯部分的面对绝缘材料40的部分可被认为充当薄层部分2A3。如图2到4中所示的倾斜部分2A2和薄层部分2A3以及未示出的阶梯部分均具有比平坦部分2M相比更低的密度。
[0067]在图3所示的配置中,只在每个第一正电极活性材料层2A中形成倾斜部分2A2和薄层部分2A3,而不是在两个正电极活性材料层2A和2B的每一个中设置倾斜部分或阶梯部分以及薄层部分,这主要是因为可以高精度地形成薄层部分2A3的形状并且还因为电极容量损耗较小。
[0068]例如,如果在第一正电极活性材料层2A和第二正电极活性材料层2B的每一个中设置了倾斜部分、阶梯部分和/或薄层部分,并且如果绝缘材料40被布置为面对倾斜部分,则阶梯部分和/或薄层部分使得能够防止或减小由绝缘材料导致的厚度部分增加。但是,厚度减小引起活性材料的量减小,这导致电池容量的减小。同样,发明人的仔细研究揭示出,在正电极活性材料2A和2B的每一个中提供薄层部分2A3可使得薄层部分2A3不能具有足够小的厚度。在这种情况中,电极不能被用作产品,并且将被认为是有缺陷的产品,这导致产能下降。同样,在相关隔板20上面对相关正电极1的每个负电极6的每个负电极活性材料8中提供薄层部分、倾斜部分和/或阶梯部分具有防止或减小由绝缘材料40引起的部分厚度增加的效果;但是,在这种情况中,负电极活性材料8的量减小,并且不利地导致电池容量减小。
[0069]为了更为详细的评估,发现正电极活性材料2的薄层部分、倾斜部分和/或阶梯部分的高精度形成失败以及薄层部分、倾斜部分和/或阶梯部分的不稳定形成部分地归因于这些部分被形成为倾向第一正电极活性材料2A或第二正电极活性材料2B的趋势。将使用图5A和5B中所示的参考示例对此进行描述。
[0070]图5A是示出晶圆涂覆器(其是一种用于涂覆电极的装置)的涂覆部分的示意图。晶圆涂覆器将浆体200应用到晶圆头500和后卷400之间的集电器。包含活性材料的浆体200从晶圆头500的释放端口 501向运送在后卷400的外围表面上的集电器释放。集电器上的浆体200的厚度是通过调整例如集电器和释放端口 501之间的空间、释放量和/或根据浆体200的粘度的应用速度来控制的。在图5A和5B中所示的示例中,包含正电极活性材料2的浆体200被间歇地应用到正电极集电器3。应该理解的是,可连续地将浆体200应用到正电极集电器3。
[0071]图5B示出了一种状态,其中,在将第一正电极活性材料层2A应用到正电极集电器3的一个表面之后以及在对第一正电极活性材料层2A进行干燥之后,将第二正电极活性材料2B应用于正电极集电器3的另一表面。间歇地形成第一正电极活性材料2A和第二正电极活性材料2B中的每一个,并且在每个涂覆部分的每个相对端(应用开始端和应用终止端)处形成倾斜部分和薄层部分。当从晶圆头500的释放端口 501释放浆体200以在与已经形成了第一正电极活性材料层2A的表面相对侧的正电极集电器3的表面上形成第二正电极活性材料层2B时,在每个第一正电极活性材料2A的倾斜部分和薄层部分与后卷400之间产生间隙。浆体200被加压到晶圆头500中,并且在释放浆体200时,正电极集电器3被推向消除了间隙h的方向,也就是说,推向后卷400侧,由此释放端口501和正电极集电器3之间的空间增加。如上所述,发现如果在一个表面上形成包括倾斜部分和薄层部分的活性材料然后在另一表面上形成活性材料,则释放端口 501和集电器之间的空间并不稳定,并且逐渐形成的活性材料区域具有不稳定的厚度和倾斜。
[0072]因此,在本发明中,如图6所示,在不包括薄层部分的平坦第二正电极活性材料层2B之后,在正电极集电器3上形成倾斜部分和阶梯部分;在与已经形成了正电极活性材料2B的表面相对的表面上形成包括薄层部分2A3和倾斜部分2A2的第一正电极活性材料层2A。然后,将逐渐应用第一正电极活性材料层2A的正电极集电器3的部分是平坦第二正电极活性材料层2B与后卷400紧密接触(其间不具有任何间隙)的部分的对侧上的部分。由于在第二正电极活性材料2B和后卷400之间没有产生任何间隙,所以当在正电极集电器3上形成了第一正电极活性材料2A时,释放端口501和正电极集电器3之间的空间是极为稳定的,使得能够以非常高的精度形成倾斜部分2A2和薄层部分2A3。因此,可使得第一正电极活性材料2A的平坦部分2M和薄层部分2A3之间的厚度差在良好的精度下不小于绝缘材料40的厚度的两倍。即使正电极活性材料2的厚度小到使得不能形成厚度减小不小于绝缘材料的厚度的两倍的薄层部分,并且使得由绝缘材料40引起的厚度增加不能完全被第一正电极活性材料层2A单独吸收,也能够以高精度控制第一正电极活性材料2A的厚度,使得能够通过将任一或两个负电极活性材料的厚度减小到面对绝缘材料的相应位置处所需的最小值来防止或减小电极组的厚度的部分增加。
[0073]如上所述,在集电器的一个表面上提供的活性材料中设置薄层部分、倾斜部分和/或阶梯部分有效地防止或减小在提供了绝缘材料的位置处厚度的部分增加,此外,在集电器的另一表面上提供的活性材料中不设置薄层部分、倾斜部分或阶梯部分使得能够提高产會泛。
[0074][电极制造方法]
[0075]首先,如上所述,图6所示的步骤中,正电极活性材料2被间歇地应用到用于制造多个正电极(正电极板)1的长带形正电极集电器3的相对表面中的每一个。在图7中,示出了正电极集电器3的第一正电极活性材料层2A侧上的表面,所述正电极集电器3的相对表面的每一个上都应用了正电极活性材料2。虽然图7中没有清楚地示出,但每个第一正电极活性材料层2A在边界部分4(其充当正电极接片)的附近包括倾斜部分2A2和薄层部分2A3。从而,如图8所示,形成绝缘材料40,以覆盖边界部分4。如图2和3所示,绝缘材料40的一个端部40a位于薄层部分2A3上,绝缘材料40的另一端部40b位于未涂覆部分上。如果绝缘材料40的厚度过小,则不能确保足够的绝缘属性,从而厚度优选地不小于ΙΟμπι。同样,如果绝缘材料的厚度过大,则本发明所提供的防止或减小电极组的厚度增加的效果不能被充分地实现,从而绝缘材料40的厚度优选地小于正电极活性材料2的平坦部分的厚度。绝缘材料40的厚度优选地不大于正电极活性材料2的平坦部分的厚度的90%,并且更优选地不大于平坦部分2b的厚度的60%。虽然在涂覆部分和相关未涂覆部分之间的边界部分4处的每个涂覆部分(正电极活性材料2)的端部可与相关正电极集电器基本垂直地升高,但是所述端部可如图19所示稍微倾斜。同样,在每个负电极6中,每个涂覆部分(负电极活性材料7)的端部可略微倾斜或可与相关负电极集电器8基本垂直地升高。
[0076]随后,为了获得用于单独堆叠型电池的正电极1,沿通过图9A中的虚线指示的切割线90切割正电极集电器3,以获得期望尺寸的正电极1,图9B中示出了其中之一。切割线90是虚拟的线,从而并没有实际形成。
[0077]与此同时,通过与图6所示的步骤相似的方法,负电极活性材料7被间歇地应用到大负电极集电器8的相对表面中的每一个,所述大负电极集电器8用于制造多个负电极(负电极板)6。在图10中,示出了负电极集电器8,其中在相对表面的每一个上都应用了负电极活性材料7。如果每个第一正电极活性材料层2A的平坦部分2M和薄层部分2A3之间的厚度差不小于如图2和3所示的每个绝缘材料40的厚度的两倍,则负电极活性材料7可只包括平坦部分,其中不存在倾斜部分、薄层部分或阶梯部分。
[0078]随后,为了获得用于单独堆叠型电池的负电极6,通过沿通过图11A中的虚线指示的切割线91切割负电极集电器8来划分负电极集电器8,以获得期望尺寸的负电极6,图11B中示出了其中之一。切割线91是虚拟的线,从而并没有实际形成。
[0079]如上所述形成的图9B中所示的正电极1和图11B中所示的负电极6借助隔板20交替堆叠,并且正电极端子11和负电极端子16连接到堆叠电极,由此形成了
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