二次电池及其制造方法_4

文档序号:9693478阅读:来源:国知局
图3中所示的电极组。将电极组与电解质一起容纳并封装在包括柔性膜30的外部容器中,由此形成了图1A和1B中所示的第二电池100。在按照上文所述形成的根据本发明的第二电池100中,每个绝缘材料40的一个端部40a位于相关第一正电极活性材料层2A的薄层部分2A3上。
[0080]根据二次电池100,由被形成为覆盖相关正电极1的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分4的每个绝缘材料40引起的厚度增加量被由相关第一正电极活性材料层2A的薄层部分2A3和倾斜部分2A2提供的厚度减小吸收(抵消),防止或减小电极组的厚度的部分增加,因此,电极组可被均匀紧固,并保持在位置上,由此,防止或降低产品质量(比如,电特性的易变性和电池循环下降)变差。
[0081]在图11B所示的示例中,每个负电极6的相对表面中的每一个处的涂覆部分被切害J,并终止于面对相关正电极1的未涂覆部分(正电极接片)的位置处,并且如图3所示,在面对每个正电极1的未涂覆部分的位置处,负电极活性材料7存在于负电极集电器8的前后表面上,而没有设置任何未涂覆部分。但是,还可采用如下方式配置每个负电极6:未涂覆部分存在于负电极6中面对正电极1的未涂覆部分的位置处。如图11B所示,在每个负电极6的不面对相关正电极1的未涂覆部分的端部处,设置了充当负电极接片的未涂覆部分。如果在每个负电极6的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分上提供了绝缘材料(未示出),则如借助每个正电极1来抵消由绝缘材料40引起的厚度增加的情况中,可在每个负电极活性材料中或在每个正电极活性材料中设置具有小厚度的薄层部分、倾斜部分和/或阶梯部分,并且可在面对薄层部分、倾斜部分和/或阶梯部分的位置处布置绝缘材料。
[0082 ]如图12所示,可在每个负电极6中的负电极活性材料7的至少一个中设置倾斜部分7a,以进一步减少由于正电极1上提供的绝缘材料40导致的电池形变的可能性。优选地通过以下方式形成其中一个端部40a位于相关第一正电极活性材料层2A的薄层部分2A3上的每个绝缘材料40:两个绝缘材料40的总厚度不大于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。但是,制造变化可能阻碍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之间的厚度差变成期望尺寸。即使出现了这种制造变化,每个负电极活性材料7的倾斜部分7a的存在使得由正电极1的制造变化引起的厚度增加能够被吸收(抵消)。在图12中,作为示例,示出了在相关隔板20上将每个负电极活性材料7的倾斜部分7a放置为面对相关第一正电极活性材料层2A上的绝缘材料40的配置,所述相关第一正电极活性材料层2A包括倾斜部分2M和薄层部分2A3。但是,倾斜部分7a可被布置为在相关隔板20上面对相关第二正电极活性材料层2B上的绝缘材料40,所述相关第二正电极活性材料层2B既不具有倾斜部分也不具有薄层部分。
[0083]除非另有指明,本发明中的各个组件的厚度、距离等中的每一个指的是在三个或更多个任意位置处测量的值的平均值。
[0084]示例
[0085](示例1)
[0086]根据参照图6到12描述的制造方法,制造了锂离子二次电池。
[0087]首先,LiMn204和LiN1.8Co0.1Al0.102的混合活性材料用作正电极活性材料,碳黑用作导电剂,PVdF用作接合剂,制备了浆体200,其中将包括这些材料的混合剂分散在有机溶剂中。该浆体200被间歇地应用到厚度为20μπι并且主要由铝制成的正电极集电器3,然后被干燥,由此形成厚度为80μπι的第二正电极活性材料层2Β。作为间歇应用正电极活性材料2的结果,涂覆有正电极活性材料2的涂覆部分和没有涂覆正电极活性材料2的未涂覆部分沿正电极集电器2的纵向交替呈现。接下来,如图6和7所示,将正电极活性材料2间歇地应用到正电极集电器3的表面上,应用在与形成了第二正电极活性材料层2Β的一侧相对的一侧上的正电极集电器3的表面上,然后干燥,由此形成第一正电极活性材料层2Α。每个第一正电极活性材料层2Α被配置为包括厚度为80μπι的平坦部分2A1、厚度为20μπι的薄层部分2Α3、在平坦部分2Μ和薄层部分2Α3之间厚度连续减小的倾斜部分2Α2。
[0088]将描述向集电器应用活性材料的方法。作为应用活性材料的装置,可以使用利用各种涂覆方法的任何设备,所述涂覆方法包括转变方法或蒸汽沉积方法,比如刮刀、晶圆涂覆器和凹版涂覆器。在本发明中,为了控制所应用的活性材料的端部的位置,优选地使用晶圆涂覆器,比如图6所示。使用晶圆涂覆器涂覆活性材料的方法被一般地分为两类方法:连续应用方法和间歇涂覆方法,在连续应用方法中,在长集电器的纵向连续形成活性材料,在间歇涂覆方法中,沿集电器的纵向交替地形成涂覆有活性材料的涂覆部分和没有涂覆活性材料的未涂覆部分。
[0089]图13是示出了间歇应用活性材料的晶圆涂覆器的配置的示例。如图13所示,执行间歇涂覆的晶圆涂覆器的浆体流动通路包括晶圆头500、连接到晶圆头500的涂覆阀502、栗503和存储浆体200的箱504。同样,在箱504和涂覆阀502之间设置有返回阀505。在该配置中,至少对于涂覆阀502,优选地使用流量自动调节阀。流量自动调节阀能够以高精度改变阀的开/关状态,即使应用了浆体时也是如此。因此,举例来讲,通过涂覆阀502(其包括流量自动调节阀)结合返回阀505的操作来控制浆体200的流动路径,使得每个活性材料的涂覆部分(平坦部分2M、倾斜部分2如或阶梯部分和薄层部分2A3)、未涂覆部分和其间的边界部分能够被形成为各自期望的形状。
[0090]同样,可通过使用图14A和14B中所示意性地示出的晶圆涂覆器连续应用来形成活性材料。在晶圆涂覆器的晶圆头500的释放端口 501的相对端部中的每一个处,提供了包括锥形部分或阶梯部分501a的垫片501b,垫片501b的厚度向释放端口 501的中央部分减小。垫片501b使得能够通过以下方式形成活性材料:在每个涂覆部分的端部处形成阶梯部分或倾斜部分和薄层部分。
[0091]在如上所述将正电极活性材料2涂敷在正电极集电器3上之后,如图8所示,厚度为30μπι的聚丙烯绝缘带(绝缘材料)40可贴附到每个正电极1的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分4。这里,被设置为覆盖每个正电极活性材料2的一个表面上的边界部分4的绝缘带40被形成为,使得端部40a位于相关第一正电极活性材料层2Α的薄层部分2Α3上。被设置为覆盖每个正电极活性材料2的另一表面上的边界部分4的绝缘带40被布置为,使得端部40a在正电极集电器3上面对相关第一正电极活性材料层2A的薄层部分2A3上。从而,如图9A和9B所示,沿切割线90切割正电极集电器3,以获得单独正电极1。
[0092]〈负电极〉
[0093]具有涂覆了无定形材料的表面的石墨用作负电极活性材料7,PVdF用作接合剂,并且制备浆体,其中将这些材料的混合剂分散在有机溶剂中。如图10所示,浆体被间歇地应用到厚度为15μπι的铜箔上,所示铜箔是负电极集电器8,然后,将其干燥,以构造包括涂覆了负电极活性材料7的涂覆部分和没有涂覆负电极活性材料7的未涂覆部分的负电极卷(像与正电极1 一样)。每个负电极活性材料7只包括厚度为55μπι的平坦部分。用于应用负电极活性材料7的特定方法与前述用于应用正电极活性材料2的方法相似,并且可如图13中所示使用晶圆涂覆器间歇地应用活性材料,或者可如图14Α和14Β所示使用晶圆涂覆器连续地应用活性材料。从而,如图11Α和11Β所示,沿每个切割线91切割负电极集电器8,以获得单独负电极6。每个负电极6在不面对正电极接片的位置处包括负电极接片,所示负电极接片是没有涂覆负电极活性材料7的未涂覆部分,并且在面对正电极接片并且在其两个表面上都具有负电极活性材料7的部分处切割负电极集电器8。在每个负电极6的所述涂覆部分和所述未涂覆部分之间的边界部分处没有设置绝缘材料。
[0094]〈制造堆叠型电池〉
[0095]所获得的正电极1和负电极6借助厚度为25μπι的隔板20交替堆叠,每个隔板20由聚丙烯制成,并且负电极端子16和正电极端子11贴附到所述电极组,然后将所述电极组容纳在包括柔性膜30的外部容器中,由此获得厚度为8_的堆叠型二次电池。
[0096](示例2)
[0097]通过使用包括LiMn204(活性材料2)、碳黑(导电剂)、PVdF(接合剂)的混合剂,正电极活性材料2形成在正电极集电器3的相对表面中的每一个上。根据本示例的每个第一正电极活性材料层2A包括厚度为35μπι的平坦部分2A1、厚度为5μπι的薄层部分2A3、在平坦部分2Ai和薄层部分2A3之间厚度连续减小的倾斜部分2A2。每个第二正电极活性材料层2B只包
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