锂二次电池的制造方法、层叠电池的制造方法以及复合体的制造方法

文档序号:7236543阅读:182来源:国知局
专利名称:锂二次电池的制造方法、层叠电池的制造方法以及复合体的制造方法
技术领域
本发明涉及具备I个以上电池单元的锂二次电池的制造方法、2个以上锂二次电池组合而成的层叠电池的制造方法以及将集电体、电极端子和外包装膜一体化而得的复合体的制造方法。
背景技术
有一种用外包装膜将电池单元密封的锂二次电池。该锂二次电池中,将正极集电体、正极活性物质层、电解质层、负极活性物质层和负极集电体层叠,构成电池单元,电池单元被外包装膜密封。该锂二次电池设有在外部露出的正极端子和负极端子。例如专利文献I的锂二次电池(聚合物锂离子二次电池)中,分别在正极集电体 和负极集电体的表面形成正极活性物质层和负极活性物质层,制作将正极集电体与正极活性物质层一体化的正极侧复合体、以及将负极集电体与负极活性物质层一体化的负极侧复合体(段落0007)。正极端子和负极端子(引线)分别与正极集电体和负极集电体连接(段落0008)。在正极侧复合体和负极侧复合体之间配置电解质层(段落0008)。将正极集电体、正极活性物质层、电解质层、负极活性物质层和负极集电体的层叠体用外包装膜(层合膜)密封(段落0008)。在专利文献2的锂二次电池中,分别在正极集电体和负极集电体的表面形成正极活性物质层和负极活性物质层,制作将正极集电体与正极活性物质层一体化的正极侧复合体(正极)、以及将负极集电体与负极活性物质层一体化的负极侧复合体(负极)(段落0044)。正极端子(正极引线)和负极端子(负极引线)分别与正极集电体和负极集电体连接(段落0048)。在正极侧复合体与负极侧复合体之间配置电解质层(段落0048)。将正极集电体、正极活性物质层、电解质层、负极活性物质层和负极集电体的层叠体用折成两层的外包装膜(复合膜)密封(段落0049)。专利文献I :日本特开平11-312514号公报 专利文献2 :日本特开平11-97070号公报。

发明内容
在专利文献I和2的锂二次电池中,如果正极集电体、负极集电体、正极端子和负极端子不具有足够的强度,则它们容易在锂二次电池的制造中受损伤。因此,难以将它们进行减薄和减轻。其中,正极端子和负极端子在锂二次电池制造后也容易受损伤,在不用导电体箔、导电体板、塑料板等增强材料增强的情况下很难使正极端子和负极端子减薄。因此,在专利文献I和2的锂二次电池中,难以使体积能量密度和重量能量密度提高。在专利文献I和2的锂二次电池中,将正极集电体、正极活性物质层、电解质层、负极活性物质层和负极集电体的层叠体相独立地密封,也难以提高生产性。本发明为解决这些问题而设。本发明的目的在于提供锂二次电池的体积能量密度和重量能量密度得到提高的锂二次电池的制造方法。理想的是,本发明的目的在于提高锂二次电池的生产性。本发明的第I至第14方面涉及具备I个以上电池单元的锂二次电池的制造方法。(I)根据本发明的第I方面,在第I外包装膜的第I接合面形成第I导电体层的整体,制作将第I导电体层与第I外包装膜一体化的第I复合体。将第I极的活性物质材料和电解质材料与第I极的集电体的平面位置对齐,依次印刷,将第I极的活性物质前体层和电解质前体层依次附加于第I复合体。对第I极的活性物质前体层和电解质前体层的交联处理可以一起或分别进行,将第I极的活性物质前体层和电解质前体层分别转化为第I极的活性物质层和电解质层。另行地,在第2外包装膜的第2接合面形成第2导电体层的整体,制作将第2导电体层与第2外包装膜一体化的第2复合体。将第2极的活性物质材料与第2极的集电体的平面位置对齐进行印刷,将第2极的活性物质前体层附加于第2复合体。第2极的活性物质前体层的交联处理可以与第I极的活性物质前体层和电解质前体层的交联处理一起或 分别进行,将第2极的活性物质前体层转化为第2极的活性物质层。接着,将第I接合面与第2接合面相向对齐,将第I粘合区域与第2粘合区域粘合在一起,将第I外包装膜与第2外包装膜接合,电池单元被密封。将第I粘合区域与第2粘合区域粘合时,第I极的集电体、第I极的活性物质层、电解质层、第2极的活性物质层和第2极的集电体的平面位置对齐。第I导电体层具备电池单元的第I极的集电体和与第I极的集电体电连接的第I极的电极端子。第2导电体层具备电池单元的第2极的集电体和与第2极的集电体电连接的第2极的电极端子。第I极的集电体位于第I粘合区域的内部,第I极的电极端子的至少一部分位于第I粘合区域的外部。第2极的集电体位于第2粘合区域的内部,第2极的电极端子的至少一部分位于第2粘合区域的外部。第I外包装膜和第2外包装膜具有挠性和阻挡性。第I极的活性物质材料中,将锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与第I极的活性物质混合。第2极的活性物质材料中,将锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与第2极的活性物质混合。电解质材料含有锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体。(2)根据本发明的第2方面,在本发明的第I方面中,除上述电解质前体层(第I电解质前体层)以及电解质层(第I电解质层)之外,还形成第2电解质前体层以及第2电解质层。即,将第2极的活性物质前体层附加于第2复合体,然后与第2极的集电体的平面位置对齐,印刷电解质材料,将第2电解质前体层附加于第2复合体。对第2极的活性物质前体层和第2电解质前体层可一起或分别进行交联处理,将第2极的活性物质前体层和第2电解质前体层分别转化为第2极的活性物质层和第2电解质层。(3)根据本发明的第3方面,在本发明的第I或第2方面中,锂二次电池具备2个以上的电池单元或2个以上的并联电池单元组。第I导电体层和第2导电体层分别进一步具备第I串联布线和第2串联布线。第I串联布线和第2串联布线将2个以上的电池单元或2个以上的并联电池单元组串联连接。(4)根据本发明的第4方面,在本发明的第I或第2方面中,锂二次电池具备2个以上的电池单元或2个以上的串联电池单元组。第I导电体层和第2导电体层分别进一步具备第I并联布线和第2并联布线。第I并联布线和第2并联布线将2个以上的电池单元或2个以上的串联电池单元组并联连接。(5)根据本发明的第5方面,在本发明的第I至第4的任一方面中,在第I粘合区域与第2粘合区域粘合之前,将第I外包装膜和第2外包装膜切断。保留第I极的电极端子与第I外包装膜重叠的部分,将位于第I粘合区域外部的第I外包装膜从第I复合体除去。保留第2极的电极端子与第2外包装膜重叠的部分,将位于第2粘合区域外部的第2外包装膜从第2复合体除去。第I外包装膜在形成第I极的活性物质层和电解质层之前或之后被切断。第2外包装膜在形成第2极的活性物质层之前或之后被切断。(6)根据本发明的第6方面,本发明的第I至第5的任一方面中,将分散有导电体颗粒的糊料印刷在第I接合面和第2接合面上,形成第I导电体层和第2导电体层。(7)根据本发明的第7方面,在本发明的第I至第6的任一方面中,第I外包装膜和第2外包装膜是卷幅,第I导电体层和第2导电体层分别在沿着延伸方向移动的第I外 包装膜和第2外包装膜上重复形成。(8)根据本发明的第8方面,在外包装膜的接合面的第I导电体层形成区域形成第I导电体层的整体,在接合面的第2导电体层形成区域形成第2导电体层的整体,制作将第I导电体层、第2导电体层与外包装膜一体化的复合体。将第I极的活性物质材料与第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第I极的活性物质前体层附加于复合体。将电解质材料与第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将电解质前体层附加于复合体。将第2极的活性物质材料与第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2极的活性物质前体层附加于复合体。对第I极的活性物质前体层、电解质前体层和第2极的活性物质前体层一起或分别进行交联处理,将第I极的活性物质前体层、电解质前体层和第2极的活性物质前体层分别转化为第I极的活性物质层、电解质层和第2极的活性物质层。在第I极的活性物质材料中,将锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与第I极的活性物质混合。在第2极的活性物质材料中,将锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与第2极的活性物质混合。电解质材料含有锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体。接着,在分隔第I导电体层形成区域和第2导电体层形成区域的线的位置以接合面为内侧,将外包装膜折叠,将第I粘合区域和第2粘合区域粘合,将外包装膜接合,将电池单元密封。将第I粘合区域与第2粘合区域粘合时,第I极的集电体、第I极的活性物质层、电解质层、第2极的活性物质层以及第2极的集电体的平面位置对齐。第I导电体层具备电池单元的第I极的集电体和与第I极的集电体电连接的第I极的电极端子。第I极的集电体位于第I粘合区域的内部,第I极的电极端子的至少一部分位于第I粘合区域的外部。第2导电体层具备电池单元的第2极的集电体和与第2极的集电体电连接的第2极的电极端子。第2极的集电体位于第2粘合区域的内部,第2极的电极端子的至少一部分位于第2粘合区域的外部。外包装膜具有挠性和阻挡性。(9)根据本发明的第9方面,在本发明的第8方面中,除上述电解质前体层(第I电解质前体层)和电解质层(第I电解质层)之外,还形成第2电解质前体层和第2电解质层。即,将第2极的活性物质前体层附加于复合体,然后将电解质材料与第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2电解质前体层附加于复合体。对第I极的活性物质前体层、第I电解质前体层、第2极的活性物质前体层和第2电解质前体层一起或分别进行交联处理,将第I极的活性物质前体层、第I电解质前体层、第2极的活性物质前体层和第2电解质前体层分别转化为第I极的活性物质层、第I电解质层、第2极的活性物质层和第2电解质层。(10)根据本发明的第10方面,在本发明的第8或第9方面中,锂二次电池具备2个以上的电池单元或2个以上的并联电池单元组。第I导电体层和第2导电体层分别进一步具备第I串联布线和第2串联布线。第I串联布线和第2串联布线将2个以上的电池单元或2个以上的并联电池单元组串联连接。(11)根据本发明的第11方面,在本发明的第8或第9方面中,锂二次电池具备2个以上的电池单元或2个以上的串联电池单元组。第I导电体层和第2导电体层分别进一步具备第I并联布线和第2并联布线。第I并联布线和第2并联布线将2个以上的电池单元或2个以上的串联电池单元组并联连接。

(12)根据本发明的第12方面,在本发明的第8至第11的任一方面中,在将第I粘合区域和第2粘合区域粘合之前,将外包装膜切断。保留第I极的电极端子与外包装膜重叠的部分、以及第2极的电极端子与外包装膜重叠的部分,将位于第I粘合区域和第2粘合区域的外部的外包装膜从复合体除去。将外包装膜在形成第I极的活性物质层、电解质层和第2极的活性物质层之前或之后切断。(13)根据本发明的第13方面,在本发明的第8至第12的任一方面中,将分散有导电体的颗粒的糊料印刷在第I接合面和第2接合面,形成第I导电体层和第2导电体层。(14)根据本发明的第14方面,在本发明的第8至第13的任一方面中,外包装膜为卷幅,第I导电体层和第2导电体层在沿着延伸方向移动的外包装膜上重复形成。本发明的第15和第16方面涉及将2个以上的锂二次电池组合的层叠电池的制造方法。(15)根据本发明的第15方面,通过本发明的第I至第14的任一方面的锂二次电池的制造方法,制造切分的2个以上的锂二次电池。将2个以上的锂二次电池叠合,由最外层的外包装膜密封。(16)根据本发明的第16方面,通过本发明的第I至第14的任一方面的锂二次电池的制造方法,制造连接的2个以上的锂二次电池。将2个以上的锂二次电池曲折地叠合,由最外层的外包装膜密封。本发明的第17方面涉及将集电体、电极端子和外包装膜一体化的复合体的制造方法。(17)根据本发明的第17方面,导电体层的整体形成于外包装膜的接合面,将导电体层与外包装膜一体化。导电体层具备电池单元的集电体和与集电体电连接的电极端子。集电体位于粘合区域的内部,电极端子的至少一部分位于粘合区域的外部。切断外包装膜,保留电极端子与外包装膜重叠的部分,将位于粘合区域的外部的外包装膜从复合体除去。外包装膜具有挠性和阻挡性。(18)根据本发明的第18方面,在第I外包装膜的第I接合面形成第I导电体层的整体,制作将第I导电体层与第I外包装膜一体化的第I复合体。将第I极的活性物质材料和电解质材料与第I极的集电体的平面位置对齐,依次印刷,将第I极的活性物质层和电解质层依次附加于第I复合体。另行地,在第2外包装膜的第2接合面形成第2导电体层的整体,制作将第2导电体层与第2外包装膜一体化的第2复合体。将第2极的活性物质材料与第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2极的活性物质层附加于第2复合体。接着,将第I接合面与第2接合面相向对齐,将第I粘合区域与第2粘合区域粘合,将第I外包装膜与第2外包装膜接合,将电池单元密封。将第I粘合区域与第2粘合区域粘合时,第I极的集电体、第I极的活性物质层、电解质层、第2极的活性物质层和第2极的集电体的平面位置对齐。第I导电体层具备电池单元的第I极的集电体和与第I极的集电体电连接的第I极的电极端子。第2导电体层具备电池单元的第2极的集电体和与第2极的集电体电连接的第2极的电极端子。第I极的集电体位于第I粘合区域的内部,第I极的电极端子的至少一部分位于第I粘合区域的外部。第2极的集电体位于第2粘合区域的内部,第2极的电极端子的至少一部分位于第2粘合区域的外部。第I外包装膜和第2外包装膜具有挠性 和阻挡性。在第I极的活性物质材料中,将锂离子传导性的聚合物电解质与第I极的活性物质混合。在第2极的活性物质材料中,将锂离子传导性的聚合物电解质与第2极的活性物质混合。电解质材料含有锂离子传导性的聚合物电解质。(19)根据本发明的第19方面,在外包装膜的接合面的第I导电体层形成区域形成第I导电体层的整体,在接合面的第2导电体层形成区域形成第2导电体层的整体,制作将第I导电体层、第2导电体层和外包装膜一体化的复合体。将第I极的活性物质材料与第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第I极的活性物质层附加于复合体。将电解质材料与第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将电解质层附加于复合体。将第2极的活性物质材料与第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2极的活性物质层附加于复合体。第I极的活性物质材料中,将锂离子传导性的聚合物电解质与第I极的活性物质混合。第2极的活性物质材料中,将锂离子传导性的聚合物电解质与第2极的活性物质混合。电解质材料含有锂离子传导性的聚合物电解质。接着,在分隔第I导电体层形成区域和第2导电体层形成区域的线的位置以接合面为内侧,将外包装膜折叠,使第I粘合区域与第2粘合区域粘合,接合外包装膜,将电池单元密封。将第I粘合区域与第2粘合区域粘合时,第I极的集电体、第I极的活性物质层、电解质层、第2极的活性物质层与第2极的集电体的平面位置对齐。第I导电体层具备电池单元的第I极的集电体和与第I极的集电体电连接的第I极的电极端子。第I极的集电体位于第I粘合区域的内部,第I极的电极端子的至少一部分位于第I粘合区域的外部。第2导电体层具备电池单元的第2极的集电体和与第2极的集电体电连接的第2极的电极端子。第2极的集电体位于第2粘合区域的内部,第2极的电极端子的至少一部分位于第2粘合区域的外部。外包装膜具有挠性和阻挡性。根据本发明的第I方面,第I导电体层与第I外包装膜重叠,第2导电体层与第2外包装膜重叠,第I极的集电体、第I极的电极端子、第2极的集电体和第2极的电极端子即使薄也难以受损伤。由此可实现锂二次电池的小型化和轻量化,使锂二次电池的体积能量密度和重量能量密度提高。另外,第I极的活性物质层、电解质层和第2极的活性物质层通过印刷形成,锂二次电池的生产性提高。根据本发明的第8方面,第I导电体层、第2导电体层与外包装膜重叠,第I极的集电体、第I极的电极端子、第2极的集电体和第2极的电极端子即使薄也难以受损伤。由此可实现锂二次电池的小型化和轻量化,使锂二次电池的体积能量密度和重量能量密度提高。另外,第I极的活性物质层、电解质层以及第2极的活性物质层通过印刷形成,锂二次电池的生产性提高。根据本发明第2或第9方面,将第I粘合区域与第2粘合区域粘合时,由相同材质制成的第I电解质层与第2电解质层可靠地接合,由于不可靠的接合产生的界面的影响受到抑制,电池单元的特性均匀。根据本发明的第3或第10方面,在不妨碍锂二次电池的小型化和轻量化的情况下,将2个以上的电池单元或2个以上的并联电池单元组串联连接。根据本发明的第4或第11方面,在不妨碍锂二次电池的小型化或轻量化的情况 下,将2个以上的电池单元或2个以上的串联电池单元组并联连接。根据本发明的第6或第13方面,多个第I导电体层和第2导电体层接连形成,可适用于卷对卷制程,锂二次电池的生产性提高。根据本发明的第7或第14方面,同时地形成第I导电体层,同时地形成第2导电体层,锂二次电池的生产性提高。根据本发明的第15或第16的发明,电池单元被双重密封,密封性能提高。根据本发明的第17方面,导电体层与外包装膜重叠,集电体和电极端子即使薄也难以受损伤。由此复合体可实现薄型化和轻量化。在参考附图考虑时,这些以及这些以外的本发明的目的、特征、方面和优点通过以下本发明的详细说明变得更加明晰。


图I是实施方案I的锂二次电池的平面图。图2是实施方案I的锂二次电池的截面图。图3是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图4是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图5是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图6是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图7是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图8是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图9是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图10是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图11是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图12是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的平面图。图13是实施方案2的锂二次电池的平面图。图14是实施方案2的锂二次电池的截面图。图15是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的平面图。
图16是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的平面图。图17是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的平面图。图18是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的平面图。图19是实施方案2的锂二次电池的截面图。图20是实施方案3的锂二次电池的平面图。图21是实施方案3的锂二次电池的截面图。图22是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的平面图。图23是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的平面图。

图24是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的平面图。图25是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的平面图。图26是实施方案4的锂二次电池的平面图。图27是实施方案4的锂二次电池的截面图。图28是表示实施方案4的锂二次电池的制造方法的平面图。图29是表示实施方案4的锂二次电池的制造方法的平面图。图30是表示实施方案4的锂二次电池的制造方法的平面图。图31是表示实施方案4的锂二次电池的制造方法的平面图。图32是实施方案5的锂二次电池的平面图。图33是实施方案5的锂二次电池的截面图。图34是表示实施方案5的锂二次电池的制造方法的平面图。图35是表示实施方案5的锂二次电池的制造方法的平面图。图36是表示实施方案5的锂二次电池的制造方法的平面图。图37是表示实施方案5的锂二次电池的制造方法的平面图。图38是表示实施方案5的锂二次电池的制造方法的平面图。图39是表示实施方案5的锂二次电池的制造方法的平面图。图40是实施方案6的层叠电池的平面图。图41是实施方案6的层叠电池的截面图。图42是实施方案7的层叠电池的平面图。图43是实施方案7的层叠电池的截面图。图44是表示实施方案8的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的形成方法的截面图。图45是表示实施方案8的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的形成方法的截面图。图46是表示实施方案8的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的形成方法的截面图。图47是表示实施方案8的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的形成方法的截面图。图48是表示实施方案8的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的形成方法的截面图。图49是表示实施方案8的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的形成方法的截面图。图50是实施方案8的基质的不意图。图51是实施方案8的基质的不意图。图52是表不实施方案9的电解质层的形成方法的截面图。图53是表不实施方案9的电解质层的形成方法的截面图。图54是表不实施方案9的电解质层的形成方法的截面图。图55是表不实施方案9的电解质层的形成方法的截面图。图56是实施方案11的阻挡性膜的截面图。

图57是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图58是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图59是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图60是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图61是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图62是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图63是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图64是表示实施方案I的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图65是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图66是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图67是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图68是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图69是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图70是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图71是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图72是表示实施方案2的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图73是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图74是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图75是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图76是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图77是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图78是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图79是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。图80是表示实施方案3的锂二次电池的制造方法的变形例的平面图。
具体实施例方式在实施方案I-实施方案5中,对具备I个以上的电池单元的锂二次电池及其制造方法进行说明。在实施方案6和实施方案7中,对2个以上的锂二次电池组合而成的层叠电池及其制造方法进行说明。在实施方案8中,对于实施方案I-实施方案5的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层及其形成方法进行说明。在实施方案9中,对于代替实施方案8的电解质层的形成方法的电解质层的形成方法进行说明。在实施方案10中,对于实施方案I-实施方案5的正极侧导电体层和负极侧导电体层及其形成方法进行说明。在实施方案11中,对于在实施方案I-实施方案4的正极侧外包装膜和负极侧外包装膜、实施方案5的外包装膜以及实施方案6和实施方案7的上侧最外层外包装膜和下侧最外层外包装膜中使用的阻挡性膜进行说明。{实施方案1}
实施方案I涉及具备I个电池单元的锂二次电池及其制造方法。(锂二次电池的结构)
图I和图2是实施方案I的锂二次电池的示意图。图I是平面图,图2是图I的A-A所示位置的截面图。图I中,为了图示下方的构成物,示出了由上方的构成物的虚线处除去前面的部分的状态。如图I和图2所示,锂二次电池1000具备正极侧外包装膜1002、正极侧导电体层 1004、正极活性物质层1006、电解质层1008、负极活性物质层1010、负极侧导电体层1012和负极侧外包装膜1014。正极侧导电体层1004具备正极集电体1016和正极端子1018。负极侧导电体层1012具备负极集电体1020和负极端子1022。正极端子1018也称为正极翼片、正极接头、正极引线等。负极端子1022也称为负极引板、负极接头、负极引线等。优选正极侧导电体层1004和负极侧导电体层1012为连续层。即,正极集电体1016和正极端子1018互相不重叠,它们的连接位置不存在界面。负极集电体1020和负极端子1022互相不重叠,它们的连接位置不存在界面。在允许锂二次电池1000的生产性稍微降低时,正极侧导电体层1004和负极侧导电体层1012可以不为连续层。正极集电体1016、正极活性物质层1006、电解质层1008、负极活性物质层1010和负极集电体1020在同一平面位置层叠,构成电池单元(发电元件)1024。正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014在将电池单元1024包围住的接合区域1026处接合。电池单元1024被正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014密封。“接合”是指一方的被接合物与另一方的非接合物结合,使一方的非接合物相对于另一方的非接合物固定。“接合”包含以下两种情况在一方的被接合物与另一方的非接合物直接接触的状态下,将一方的被结合物与另一方的非接合物结合;以及在一方的被接合物与另一方的非接合物经由接合介质间接地接触的状态下,将一方的被结合物与另一方的非接合物
彡口口 正极端子1018的一端和负极端子1022的一端分别与正极集电体1016和负极集电体1020电连接,正极端子1018的另一端和负极端子1022的另一端露出于锂二次电池1000的外部。电池单元1024经由正极端子1018和负极端子1022进行充放电。(锂二次电池的制造)
图3至图12是表示实施方案I的锂二次电池制造的流程示意图。图3至图12为平面图。(正极侧复合体的制作)
在锂二次电池1000的制造中,如图3所示,在正极侧外包装膜1002的正极侧接合面1102形成正极侧导电体层1004的整体,制作将正极侧导电体层1004与正极侧外包装膜1002 一体化的正极侧复合体1100。正极侧导电体层1004的整体被正极侧外包装膜1002支撑。由此,即使正极侧导电体层1004变薄也难以受损伤。
正极集电体1016位于正极侧粘合区域1104的内部,正极端子1018的至少一部分位于正极侧粘合区域1104的外部。由此,在将电池单元1024密封时,正极端子1018露出于锂二次电池1000的外部。(负极侧复合体的制作)
与正极侧复合体1100的制作分别进行,如图4所示,在负极侧外包装膜1014的负极侧接合面1108形成负极侧导电体层1012的整体,制作将负极侧导电体层1012与负极侧外包装膜1014 —体化的负极侧复合体1106。负极侧导电体层1012的整体被负极侧外包装膜1014支撑。由此,即使负极侧导电体层1012变薄也难以受损伤。负极集电体1020位于负极侧粘合区域1110的内部,负极端子1022的至少一部分位于负极侧粘合区域1110的外部。由此,在将电池单元1024密封时,负极端子1022露出于锂二次电池1000的外部。(位置关系)
正极侧粘合区域1104和负极侧粘合区域1110在之后的工序中粘合。正极端子1018和负极端子1022的平面位置如下确定在该粘合中,在将正极集电体1016和负极集电体1020的平面位置对齐时,正极端子1018与负极端子1022不重叠。(正极侧外包装膜和负极侧外包装膜的形态)
如图3和图4所示,正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014是等宽的卷幅。正极侧导电体层1004和负极侧导电体层1012分别在沿着延伸方向移动的正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014重复形成。由此,高速地形成在正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014的移动方向上排列的多个正极侧导电体层1004和负极侧导电体层1012,可适用于卷对卷制程,锂二次电池1000的生产性提高。其中,对于每个锂二次电池1000,正极侧导电体层1004和负极侧导电体层1012也可以分别在分离的片状的正极侧外包装膜和负极侧外包装膜上形成。(正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的附加)
在制作了正极侧复合体1100之后,如图5所示,将正极活性物质层1006与正极集电体1016的平面位置对齐,附加于正极侧复合体1100。另外,在制作负极侧复合体1106之后,如图6所示,将负极活性物质层1010和电解质层1008与负极集电体1020的平面位置对齐,依次附加于负极侧复合体1106。电解质层1008可以附加于正极侧复合体1100。这种情况下,将正极活性物质层1006和电解质层1008与正极集电体1016的平面位置对齐,依次附加于正极侧复合体1100。另外,将负极活性物质层1010与负极集电体1020的平面位置对齐,附加于负极侧复合体1106。如图7和图8所示,正极侧电解质层1008a和负极侧电解质层1008b可分别附加于正极侧复合体1100和负极侧复合体1106。这种情况下,将正极活性物质层1006和正极侧电解质层1008a与正极集电体1016的平面位置对齐,依次附加于正极侧复合体1100。另夕卜,将负极活性物质层1010和负极侧电解质层1008b与负极集电体1020的平面位置对齐,依次附加于负极侧复合体1106。若正极侧粘合区域1104和负极侧粘合区域1110粘合,则正极侧电解质层1008a和负极侧电解质层1008b接合,形成一体的电解质层1008。由此,在将正极侧粘合区域1104和负极侧粘合区域1110粘合时,由相同材质制成的正极侧电解质层1008a和负极侧电解质层1008b可靠地接合,由于不可靠的接合产生的界面的影响得到抑制,使电池单元1024的特性均匀。(正极侧外包装膜的除去)
在附加了正极活性物质层1006之后,如图9所示,切断正极侧外包装膜1002,保留正极端子1018与正极侧外包装膜1002重叠的部分,将位于正极侧粘合区域1104的外部的正极侧外包装膜1002从正极侧复合体1100除去。正极侧外包装膜1002优选在附加了正极活性物质层1006后切断,也可以在附加正极活性物质层1006之前切断。在预先准备了具有图9所示的平面形状的正极侧外包装膜1002时,正极侧外包装膜1002的切断可被省略。(负极侧外包装膜的除去)
在附加了负极活性物质层1010和电解质层1008之后,如图10所示,切断负极侧外包装膜1014,保留负极端子1022与负极侧外包装膜1014重叠的部分,将位于负极侧粘合区域1110的外侧的负极侧外包装膜1014从负极侧复合体1106除去。优选负极侧外包装膜 1014在附加了负极活性物质层1010和电解质层1008之后切断,也可以在附加负极活性物质层1010和电解质层1008之前切断。在预先准备了具有图10所示的平面形状的负极侧外包装膜1014时,负极侧外包装膜1014的切断可被省略。(正极侧粘合区域和负极侧粘合区域的粘合)
将正极活性物质层1006、电解质层1008和负极活性物质层1010附加于正极侧复合体1100或负极侧复合体1106,在除去多余的正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014后,如图11所示,将正极侧接合面1102和负极侧接合面1108相向对齐,将正极侧粘合区域1104与负极侧粘合区域1110粘合。此时,将正极集电体1016、正极活性物质层1006、电解质层1008、负极活性物质层1010和负极集电体1020的平面位置对齐。粘合通过面加压或辊压(线压)进行。加压可在常温下进行,也可以一边加热一边进行。(接合)
将正极侧粘合区域1104和负极侧粘合区域1110粘合后,如图12所示,在由各锂二次电池1000的边缘部至电解质层1008的边缘部附近的接合区域1026,将正极侧外包装膜1002与负极侧外包装膜1014接合,将电池单元1024密封。在电池单元1024的密封足够充分的限度内,接合区域1026可以缩小。例如接合区域1026可以只是各锂二次电池1000的边缘部附近。正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014可通过熔粘进行接合,也可以经由接合介质进行接合。正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014通过熔粘接合时,例如可以通过热熔粘(热压)、激光熔粘等,将位于正极侧外包装膜1002的设有熔粘层的一侧的正极侧接合面1102与位于负极侧外包装膜1014的设有熔粘层的一侧的负极侧接合面1108进行熔粘,也可以将正极侧外包装膜1002的经等离子体处理的正极侧接合面1102与负极侧外包装膜1014的经等离子体处理的负极侧接合面1108进行热熔粘(热压)。将正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014经由接合介质接合时,例如可以在将正极侧粘合区域1104与负极侧粘合区域1110粘合之前,在正极侧外包装膜1002的正极侧接合面1102和负极侧外包装膜1014的负极侧接合面1108两者或一者上涂布粘合剂,在正极侧粘合区域1104与负极侧粘合区域1110粘合后进行加压、热压、激光照射等,使粘合剂固化。锂二次电池1000的粘合区域的平面形状为四边形时,接合区域1026沿着该四边形的四个边。优选沿着四个边的部分一起接合,也可以分别接合。还可以是沿着三个边的部分接合,然后将电池单元1024真空干燥,在将电池单元1024真空干燥后,将沿着余下的一边的部分接合。将正极侧接合面1102与负极侧接合面1108进行热熔粘(热封)时,优选在真空下进行热封。将位于正极侧外包装膜1002的设有熔粘层的一侧的正极侧接合面1102与位于负极侧外包装膜1014的设有熔粘层的一侧的负极侧接合面1108进行热封时,温度、压力等热封条件根据熔粘层的材质、厚度等来确定,以防止发生褶皱、空气裹入等。将正极侧外包装膜1002的经等离子体处理的正极侧接合面1102与负极侧外包装膜1014的经等离子体处理的负极侧接合面1108热封时,温度、压力等的热封条件根据正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014的材质、等离子体处理的条件等来确定,以防止发生褶皱、空气裹入等。

(锂二次电池的切分)
将正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014接合后,将相连接的锂二次电池1000切分,完成图I和图2所示的锂二次电池1000。锂二次电池1000在相连接的状态下直接使用时,可以省略锂二次电池1000的切分。(优点)
根据实施方案1,正极侧导电体层1004与正极侧外包装膜1002重叠,负极侧导电体层1012与负极侧外包装膜1014重叠,正极集电体1016、正极端子1018、负极集电体1020和负极端子1022即使变薄也难以受损伤。由此可以实现正极侧导电体层1004和负极侧导电体层1012的薄型化和轻量化,可实现锂二次电池1000的小型化和轻量化,锂二次电池1000的体积能量密度和重量能量密度提高。{实施方案2}
实施方案2涉及2个以上的电池单元串联连接的锂二次电池及其制造方法。(锂二次电池的结构)
图13和图14是实施方案2的锂二次电池的示意图。图13是平面图,图14是图13的B-B所示位置的截面图。图13和图14例举了 2个电池单元串联连接的情况。图13中,为了图示下方的构成物,示出了由上方的构成物的虚线处除去前面的部分的状态。如图13和图14所示,锂二次电池2000具备正极侧外包装膜2002、正极侧导电体层2004、正极活性物质层2006、电解质层2008、负极活性物质层2010、负极侧导电体层2012以及负极侧外包装膜2014。正极侧导电体层2004具备正极集电体2016、正极端子2018和正极侧串联布线2020。负极侧导电体层2012具备负极集电体2022、负极端子2024以及负极侧串联布线2026。正极侧导电体层2004和负极侧导电体层2012优选为连续层。即,正极集电体2016、正极端子2018和正极侧串联布线2020互相不重叠,在它们的连接位置不存在界面。另外,负极集电体2022、负极端子2024和负极侧串联布线2026互相不重叠,在它们的连接位置不存在界面。对每个电池单元2028均设置正极集电体2016、正极活性物质层2006、电解质层2008、负极活性物质层2010和负极集电体2022,它们在相同平面位置层叠,构成电池单元2028。正极侧串联布线2020和负极侧串联布线2026电连接,将电池单元2028串联连接,构成串联电池单元组2030。正极侧外包装膜2002与负极侧外包装膜2014在将串联电池单元组2030包围住的接合区域2032处接合。串联电池单元组2030被正极侧外包装膜2002和负极侧外包装膜2014密封。正极端子2018的一端和负极端子2024的一端分别与串联连接体2030的最靠近正极侧的电池单元2028的正极集电体2016以及最靠近负极侧的电池单元2028的负极集电体2022电连接,正极端子2018的另一端和负极端子2024的另一端露出于锂二次电池2000的外部。串联电池单元组2030经由正极端子2018和负极端子2024充放电。正极侧串联布线2020与第2个电池单元2028的正极集电体2016电连接,负极侧串联布线2026与第I个电池单元2028的负极集电体2022电连接。

(锂二次电池的制造)
图15至图18是表示实施方案2的锂二次电池的制造流程的图。图15至图18为平面图。(正极侧复合体的制作)
在锂二次电池2000的制造中,如图15所示,在正极侧外包装膜2002的正极侧接合面2102形成正极侧导电体层2004的整体,制作将正极侧外包装膜2002与正极侧导电体层2004 —体化的正极侧复合体2100。正极侧导电体层2004的整体被正极侧外包装膜2002支撑。由此,即使正极侧导电体层2004变薄也难以受损伤。正极集电体2016和正极侧串联布线2020位于正极侧粘合区域2104的内部,正极端子2018的至少一部分位于正极侧粘合区域2104的外部。由此,将电池单元2028密封时,正极端子2018露出于锂二次电池2000的外部。(负极侧复合体的制作)
与正极侧复合体2100的制作分别进行,如图16所示,在负极侧外包装膜2014的负极侧接合面2108形成负极侧导电体层2012的整体,制作将负极侧导电体层2012与负极侧外包装膜2014 —体化的负极侧复合体2106。负极侧导电体层2012的整体被负极侧外包装膜2014支撑。由此,即使负极侧导电体层2012变薄也难以受损伤。负极集电体2022和负极侧串联布线2026位于负极侧粘合区域2110的内部,负极端子2024的至少一部分位于负极侧粘合区域2110的外部。由此,将电池单元2028密封时,负极端子2024露出于锂二次电池2000的外部。(位置关系)
正极侧粘合区域2104和负极侧粘合区域2110在之后的工序中粘合。正极端子2018和负极端子2024的平面位置如下确定该粘合中,在将正极集电体2016和负极集电体2022的平面位置对齐时,正极端子2018与负极端子2024不重叠。正极侧串联布线2020和负极侧串联布线2026的平面位置如下确定该粘合中,在将正极集电体2016与负极集电体2022的平面位置对齐时,正极侧串联布线2020与负极侧串联布线2026重叠。由此,正极侧串联布线2020与负极侧串联布线2026电连接。(正极侧外包装膜和负极侧外包装膜的形态)如图15和图16所示,正极侧外包装膜2002和负极侧外包装膜2014是等宽的卷幅。正极侧导电体层2004和负极侧导电体层2012分别在沿着延伸方向移动的正极侧外包装膜2002和负极侧外包装膜2014重复形成。由此,高速地形成在正极侧外包装膜2002和负极侧外包装膜2014的移动方向上排列的多个正极侧导电体层2004和负极侧导电体层2012,可适用于卷对卷制程,锂二次电池2000的生产性提高。其中,对于每个锂二次电池2000,正极侧导电体层2004和负极侧导电体层2012也可以分别在分离的片状的正极侧外包装膜和负极侧外包装膜上形成。(锂二次电池的完成)
制作了正极侧复合体2100和负极侧复合体2106后,如同实施方案1,将正极活性物质层2006与正极集电体2016的平面位置对齐,附加于正极侧复合体2100,将负极活性物质层2010和电解质层2008与负极集电体2022的平面位置对齐,附加于负极侧复合体2106。正极侧电解质层和负极侧电解质层可分别附加于正极侧复合体2100和负极侧复合体2106。保留正极端子2018和正极侧外包装膜2002重叠的部分,将位于正极侧粘合区域2104的外部的正极侧外包装膜2002从正极侧复合体2100除去,保留负极端子2024与负极侧外包装 膜2014重叠的部分,将位于负极侧粘合区域2110外部的负极侧外包装膜2014从负极侧复合体2106除去。进一步将正极侧接合面2102与负极侧接合面2108相向对齐,将正极侧粘合区域2104和负极侧粘合区域2110粘合。此时,电池单元2028的各正极集电体2016、正极活性物质层2006、电解质层2008、负极活性物质层2010以及负极集电体2022的平面位置对齐。图17和图18分别是即将进行该粘合之前的正极侧复合体2100和负极侧复合体2106的示意图。图17和图18为平面图。接着,在自各锂二次电池2000的边缘部至电解质层2008等的边缘部附近的接合区域2032中,将正极侧外包装膜2002与负极侧外包装膜2014接合,相连接的锂二次电池2000可根据需要切分,图13和图14所示的锂二次电池2000得以完成。(电连接的面内均匀性的提高)
为了提高正极侧串联布线2020与负极侧串联布线2026的电连接的面内均匀性,如图14所示,并不是使正极侧串联布线2020和负极侧串联布线2026直接接触,而是如图19所示,可使正极侧串联布线2020与负极侧串联布线2026经由导电性接合介质2040来接触。导电性接合介质2040为导电性粘合剂的固化物、导电性双面胶片等。导电性接合介质2040为导电性粘合剂的固化物时,在将正极侧粘合区域2104与负极侧粘合区域2110粘合前,在正极侧串联布线2020和负极侧串联布线2026的两者或一者上涂布导电性粘合剂,在将正极侧粘合区域2104与负极侧粘合区域2110粘合后,使导电性粘合剂固化。导电性接合介质2040为导电性双面胶片等时,在将正极侧粘合区域2104与负极侧粘合区域2110粘合前,在正极侧串联布线2020或负极侧串联布线2026上粘贴导电性双面胶片。通常而言,导电性接合介质设于电连接的正极侧复合体的布线与负极侧复合体的布线之间,有助于正极侧复合体的布线与负极侧复合体的布线的电连接的面内均匀性的提高。即,导电性接合介质也可能设于除正极侧串联布线2020与负极侧串联布线2026之间以外的位置。
(优点)
根据实施方案2,正极侧导电体层2004与正极侧外包装膜2002重叠,负极侧导电体层2012与负极侧外包装膜2014重叠,正极集电体2016、正极端子2018、正极侧串联布线2020、负极集电体2022、负极端子2024以及负极侧串联布线2026即使变薄也难以受损伤。由此,正极侧导电体层2004和负极侧导电体层2012可实现薄型化和轻量化,锂二次电池2000可实现小型化和轻量化,锂二次电池2000的体积能量密度和重量能量密度提高。另夕卜,在不妨碍锂二次电池2000的小型化和轻量化的情况下,将2个以上的电池单元2028可串联连接。该优点是在平面上排列电池单元2028得到的水平式锂二次电池2000所特有的。{实施方案3}
实施方案3涉及2个以上的电池单元并联连接的锂二次电池及其制造方法。(锂二次电池的结构) 图20和图21是实施方案3的锂二次电池的示意图。图20为平面图,图21是图20的C-C所示位置的截面图。图20和图21例举了 2个电池单元并联连接的情形。图20中,为了图示下方的构成物,示出了由上方的构成物的虚线处除去前面的部分的状态。如图20和图21所示,锂二次电池3000具备正极侧外包装膜3002、正极侧导电体层3004、正极活性物质层3006、电解质层3008、负极活性物质层3010、负极侧导电体层3012以及负极侧外包装膜3014。正极侧导电体层3004具备正极集电体3016、正极端子3018以及正极侧并联布线3020。负极侧导电体层3012具备负极集电体3022、负极端子3024以及负极侧并联布线3026。正极侧导电体层3004和负极侧导电体层3012优选为连续层。即,正极集电体3016、正极端子3018以及正极侧并联布线3020互相不重叠,在它们的连接位置不存在界面。负极集电体3022、负极端子3024以及负极侧并联布线3026互相不重叠,在它们的连接位置不存在界面。对每个电池单元3028均设置正极集电体3016、正极活性物质层3006、电解质层3008、负极活性物质层3010以及负极集电体3022,它们在同一平面位置层叠,构成电池单元3028。正极侧并联布线3020和负极侧并联布线3026将电池单元3028并联连接,构成并联电池单元组3034。正极侧外包装膜3002和负极侧外包装膜3014在将并联电池单元组3034包围住的热封区域3032处接合。并联电池单元组3034被正极侧外包装膜3002和负极侧外包装膜3014密封。正极端子3018的一端和负极端子3024的一端分别与并联连接体3024的全部的电池单元3028的正极集电体3016和负极集电体3022电连接,正极端子3018的另一端和负极端子3024的另一端露出于锂二次电池3000的外部。并联电池单元组3028经由正极端子3018和负极端子3024进行充放电。正极端子3018和负极端子3024分别经由正极侧并联布线3020和负极侧并联布线3026与正极集电体3016和负极集电体3022连接,也可以与正极集电体3016和负极集电体3022直接连接。正极侧并联布线3022与并联电池单元组3034的全部的电池单元3028的正极集电体3016电连接,负极侧并联布线3026与并联电池单元组3034的全部的电池单元3028的负极集电体3022电连接。
(锂二次电池的制造)
图22至图25是表示实施方案3的锂二次电池的制造流程的图。图22至图25为平面图。(正极侧复合体的制作)
在锂二次电池3000的制造中,如图22所示,在正极侧外包装膜3002的正极侧接合面3102形成正极侧导电体层3004的整体,制作将正极侧导电体层3004与正极侧外包装膜3002 一体化的正极侧复合体3100。正极侧导电体层3004的整体被正极侧外包装膜3002支撑。由此,正极侧导电体层3004即使变薄也难以受损伤。正极集电体3016和正极侧并联布线3020位于正极侧粘合区域3104的内部,正极端子3018的至少一部分位于正极侧粘合区域3104的外部。由此,将电池单元3028密封时,正极端子3018露出于锂二次电池3000的外部。 (负极侧复合体的制作)
与正极侧复合体3100的制作分别进行,如图23所示,在负极侧外包装膜3014的负极侧接合面3108形成负极侧导电体层3012的整体,制作将负极侧导电体层3012与负极侧外包装膜3014 —体化的负极侧复合体3106。负极侧导电体层3012的整体被负极侧外包装膜3014支撑。由此,负极侧导电体层3012即使变薄也难以受损伤。负极集电体3022和负极侧并联布线3026位于负极侧粘合区域3110的内部,负极端子3024的至少一部分位于负极侧粘合区域3110的外部。由此,将电池单元3028密封时,负极端子3024露出于锂二次电池3000的外部。(位置关系)
将正极侧粘合区域3104与负极侧粘合区域3110在之后的工序中粘合。正极端子3018与负极端子3024的平面位置如下确定在该粘合中,将正极集电体3016与负极集电体3022的平面位置对齐时,正极端子3018与负极端子3024不重叠。正极侧并联布线3020和负极侧并联布线3026的平面位置如下确定在该粘合中,将正极集电体3016与负极集电体3022的平面位置对齐时,正极侧并联布线3020与负极侧并联布线3026不重叠。(正极侧外包装膜和负极侧外包装膜的形态)
如图22和图23所示,优选正极侧外包装膜3002和负极侧外包装膜3014为等宽的卷幅。正极侧导电体层3004和负极侧导电体层3012分别在沿着延伸方向移动的正极侧外包装膜3002和负极侧外包装膜3014重复形成。由此,高速地形成在正极侧外包装膜3002和负极侧外包装膜3014的移动方向上排列的多个正极侧导电体层3004和负极侧导电体层3012,可适用于卷对卷制程,锂二次电池3000的生产性提高。其中,对于每个锂二次电池3000,正极侧导电体层3004和负极侧导电体层3012也可以分别在分离的片状的正极侧外包装膜和负极侧外包装膜上形成。(锂二次电池的完成)
制作了正极侧复合体3100和负极侧复合体3106后,与实施方案I同样,将正极活性物质层3006与正极集电体3016的平面位置对齐,附加于正极侧复合体3100,将负极活性物质层3010和电解质层3008与负极集电体3022的平面位置对齐,附加于负极侧复合体3106。正极侧电解质层和负极侧电解质层可分别附加于正极侧复合体3100和负极侧复合体3106。保留正极端子3018与正极侧外包装膜3002重叠的部分,将位于正极侧粘合区域3104的外部的正极侧外包装膜3002从正极侧复合体3100除去,保留负极端子3024与负极侧外包装膜3014重叠的部分,将位于负极侧粘合区域3110的外部的负极侧外包装膜3014从负极侧复合体3106除去。并且,将正极侧接合面3102与负极侧接合面3108相向对齐,将正极侧粘合区域3104和负极侧粘合区域3110粘合。此时,电池单元3028的各正极集电体3016、正极活性物质层3006、电解质层3008、负极活性物质层3010以及负极集电体3022的平面位置对齐。图24和图25分别为即将进行该粘合之前的正极侧复合体3100和负极侧复合体3106的示意图。图24和图25为平面图。接着,在由各锂二次电池3000的边缘部至电解质层3008等的边缘部附近的接合区域3032中,将正极侧外包装膜3002与负极侧外包装膜3014接合,相连接的锂二次电池3000根据需要切分,图20和图21所示的锂二次电池3000完成。(优点)
根据实施方案3,正极侧导电体层3004与正极侧外包装膜3002重叠、负极侧导电体 层3012与负极侧外包装膜3014重叠,正极集电体3016、正极端子3018、正极侧并联布线3020、负极集电体3022、负极端子3024以及负极侧并联布线3026即使变薄也难以受损伤。由此,正极侧导电体层3004和负极侧导电体层3012可实现薄型化和轻量化,锂二次电池3000可实现小型化和轻量化,锂二次电池3000的体积能量密度和重量能量密度提高。另夕卜,在不妨碍锂二次电池3000的小型化和轻量化的情况下,2个以上的电池单元3028可并联连接。该优点是电池单元3028在平面上排列得到的水平式锂二次电池3000所特有的。{实施方案4}
实施方案4涉及具备2个以上的电池单元串联连接的串联电池单元组、2个以上的串联电池单元组并联连接的锂二次电池及其制造方法。(锂二次电池的结构)
图26和图27是实施方案4的锂二次电池的示意图。图26为平面图,图27是图26的D-D所示的位置的截面图。图26和图27例举了 2个电池单元串联连接、2个串联电池单元组并联连接的情形。图26中,为了图示下方的构成物,示出了由上方的构成物的虚线处除去前面的部分的状态。图26中,为了图示下方的构成物,示出了由上方的构成物的虚线处除去前面的部分的状态。如图26和图27所示,锂二次电池4000具备正极侧外包装膜4002、正极侧导电体层4004、正极活性物质层4006、电解质层4008、负极活性物质层4010、负极侧导电体层4012以及负极侧外包装膜4014。正极侧导电体层4004具备正极集电体4016、正极端子4018、正极侧串联布线4020以及正极侧并联布线4022。负极侧导电体层4012具备负极集电体4024、负极端子4026、负极侧串联布线4028以及负极侧并联布线4030。正极侧导电体层4004和负极侧导电体层4012优选为连续层。即,正极集电体4016、正极端子4018、正极侧串联布线4020以及正极侧并联布线4022互相不重叠,在它们的连接位置不存在界面。负极集电体4024、负极端子4026、负极侧串联布线4028以及负极侧并联布线4030互相不重叠,在它们的连接位置不存在界面。对每个电池单元4032均设置正极集电体4016、正极活性物质层4006、电解质层4008、负极活性物质层4010以及负极集电体4024,它们在相同的平面位置层叠,构成层叠电池单元4032。正极侧串联布线4020和负极侧串联布线4028电连接,将电池单元4032串联连接,构成串联电池单元组4040。正极侧并联布线4022和负极侧并联布线4030将串联电池单元组4040并联连接,构成串并联电池单元组4042。还可以是电池单元4032通过正极侧并联布线和负极侧并联布线进行并联连接,构成并联电池单元组,并联电池单元组通过正极侧串联布线和负极侧串联布线进行串联连接,构成串并联电池单元组。正极侧外包装膜4002与负极侧外包装膜4014在将串并联电池单元组4042包围住的接合区域4044处接合。串并联电池单元组4042被正极侧外包装膜4002和负极侧外包装膜4014密封。正极端子4018的一端和负极端子4026的一端分别与串并联电池单元组4042的全部串联电池单元组4040的最靠近正极侧的电池单元4032的正极集电体4016以及最靠近负极侧的电池单元4032的负极集电体4024电连接,正极端子4018的另一端和负极端子4026的另一端露出于锂二次电池4000的外部。由此,串联电池单元组4040经由正极端子4018和负极端子4026进行充放电。正极端子4018和负极端子4026分别经由正极侧并联布线4022和负极侧并联布线4030与正极集电体4016和负极集电体4024连接,也可以直 接与正极集电体4016和负极集电体4024连接。各串联电池单元组4040中,正极侧串联布线4020与第2个电池单元4032的正极集电体4016电连接,负极侧串联布线4028与第I个电池单元4032的负极集电体4024电连接。正极侧并联布线4022与串并联电池单元组4042的全部串联电池单元组4040的最靠近正极侧的电池单元4032的正极集电体4016电连接,负极侧并联布线4030与串并联电池单元组4042的全部串联电池单元组4040的最靠近负极侧的负极集电体4024电连接。(锂二次电池的制造)
图28至图31是表示实施方案4的锂二次电池的制造流程的图。图28至图31为平面图。(正极侧复合体的制作)
锂二次电池4000的制造中,如图28所示,在正极侧外包装膜4002的正极侧接合面4102形成正极侧导电体层4004的整体,制作将正极侧导电体层4004与正极侧外包装膜4002 一体化的正极侧复合体4100。正极侧导电体层4004的整体被正极侧外包装膜4002支撑。由此,正极侧导电体层4004即使变薄也难以受损伤。正极集电体4016、正极侧串联布线4020和正极侧并联布线4022位于正极侧粘合区域4104的内部,正极端子4018的至少一部分位于正极侧粘合区域4104的外部。由此,将电池单元4032密封时,正极端子4018露出于锂二次电池4000的外部。(负极侧复合体的制作)
与正极侧复合体4100的制作分别进行,如图29所示,在负极侧外包装膜4014的负极侧接合面4108形成负极侧导电体层4012的整体,制作将负极侧导电体层4012与负极侧外包装膜4014 —体化的负极侧复合体4106。负极侧导电体层4012的整体被负极侧外包装膜4014支撑。由此,负极侧导电体层4012即使变薄也难以受损伤。负极集电体4024、负极侧串联布线4028和负极侧并联布线4030位于负极侧粘合区域4110的内部,负极端子4026的至少一部分位于负极侧粘合区域4110的外部。由此,将电池单元4032密封时,负极端子4026露出于锂二次电池4000的外部。(位置关系)
将正极侧粘合区域4104与负极侧粘合区域4110在之后的工序中粘合。正极端子4018和负极端子4026的平面位置如下确定在该粘合中,将正极集电体4016与负极集电体4024的平面位置对齐时,正极端子4018与负极端子4026不重叠。正极侧串联布线4020和负极侧串联布线4028的平面位置如下确定在该粘合中,将正极集电体4016与负极集电体4024的平面位置对齐时,前者的正极侧串联布线4020与后者的负极侧串联布线4028重置。正极侧并联布线4022和负极侧并联布线4030的平面位置如下确定在该粘合中,将正极集电体4016与负极集电体4022的平面位置对齐时,正极侧并联布线4022与负极侧并联布线4030不重叠。 (正极侧外包装膜和负极侧外包装膜的形态)
如图28和图29所示,正极侧外包装膜4002和负极侧外包装膜4014优选为等宽的卷幅。正极侧导电体层4004和负极侧导电体层4012分别在沿着延伸方向移动的正极侧外包装膜4002和负极侧外包装膜4014重复形成。由此,高速地形成在正极侧外包装膜4002和负极侧外包装膜4014的移动方向上排列的多个正极侧导电体层4004和负极侧导电体层4012,可适用于卷对卷制程,锂二次电池4000的生产性提高。其中,对于每个锂二次电池4000,正极侧导电体层4004和负极侧导电体层4012也可以分别在分离的片状的正极侧外包装膜和负极侧外包装膜上形成。(锂二次电池的完成)
在制作了正极侧复合体4100和负极侧复合体4106后,与实施方案I同样,将正极活性物质层4006与正极集电体4016的平面位置对齐,附加于正极侧复合体4100,将负极活性物质层4010和电解质层4008与负极集电体4024的平面位置对齐,附加于负极侧复合体4106。正极侧电解质层和负极侧电解质层可分别附加于正极侧复合体4100和负极侧复合体4106。保留正极端子4018与正极侧外包装膜4002重叠的部分,将位于正极侧粘合区域4104的外部的正极侧外包装膜4002从正极侧复合体4100除去,保留负极端子4026与负极侧外包装膜4014重叠的部分,将位于负极侧粘合区域4110的外部的负极侧外包装膜4014从负极侧复合体4106除去。进一步使正极侧接合面4102与负极侧接合面4108相向对齐,将正极侧粘合区域4104和负极侧粘合区域4110粘合。此时,电池单元4032的各正极集电体4016、正极活性物质层4006、电解质层4008、负极活性物质层4010以及负极集电体4022的平面位置对齐。图30和图31分别是即将进行该粘合之前的正极侧复合体4100和负极侧复合体4106的示意图。图30和图31为平面图。接着,在各锂二次电池4000的边缘部附近的接合区域4044中,将正极侧外包装膜4002与负极侧外包装膜4014接合,相连接的锂二次电池4000根据需要切分,图28和图29所示的锂二次电池4000完成。与实施方案I同样,为了提高正极侧串联布线4020与负极侧串联布线4028的电连接的面内均匀性,可以使正极侧串联布线4020和负极侧串联布线4028经由导电性接合介质进行接触。(优点)根据实施方案4,正极侧导电体层4004与正极侧外包装膜4002重叠,负极侧导电体层4012与负极侧外包装膜4014重叠,正极集电体4016、正极端子4018、正极侧串联布线4020、正极侧并联布线4022、负极集电体4024、负极端子4026、负极侧串联布线4028以及负极侧并联布线4030即使变薄也难以受损伤。由此,正极侧导电体层4004和负极侧导电体层4012可实现薄型化和轻量化,锂二次电池4000可实现小型化和轻量化,锂二次电池4000的体积能量密度和重量能量密度提高。另外,在不妨碍锂二次电池3000的小型化和轻量化的情况下,将2个以上的电池单元4032串联和并联连接。该优点是在平面上排列电池单元4032得到的水平式锂二次电池4000所特有的。{实施方案5}
实施方案5涉及具备I个电池单元的锂二次电池及其制造方法。(锂二次电池的结构)
图32和图33是实施方案5的锂二次电池的示意图。图32为平面图,图33为图32的 E-E所示位置的截面图。图32中,为了图示下方的构成物,示出了由上方的构成物的虚线处除去前面的部分的状态。如图32和图33所示,锂二次电池5000具备外包装膜5002、正极侧导电体层5004、正极活性物质层5006、电解质层5008、负极活性物质层5010以及负极侧导电体层5012。正极侧导电体层5004具备正极集电体5014和正极端子5016。负极侧导电体层5012具备负极集电体5018和负极端子5020。实施方案I中,在正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014的2片之间密封电池单元1024,与此相对,实施方案5中,是在对折的I片外包装膜5002的一侧与另一侧之间密封电池单元5024。实施方案5的正极侧导电体层5004、正极活性物质层5006、电解质层5008、负极活性物质层5010以及负极侧导电体层5012与实施方案I的正极侧导电体层1004、正极活性物质层1006、电解质层1008、负极活性物质层1010以及负极侧导电体层1012相同。对折的外包装膜5002在将电池单元5024包围住的接合区域5026接合。电池单元5024被外包装膜5002密封。(锂二次电池的制造)
图34至图39是表示实施方案5的锂二次电池的制造流程的图。图34至图39为平面图。(复合体的制作)
锂二次电池5000的制造中,如图34所示,在外包装膜5002的接合面5102形成正极侧导电体层5004的整体和负极侧导电体层5012的整体,制作将正极侧导电体层5004和负极侧导电体层5012与外包装膜5002 —体化的复合体5100。正极侧导电体层5004的整体和负极侧导电体层5012的整体受到外包装膜5002的支撑。由此,正极侧导电体层5004和负极侧导电体层5012即使减薄也难以受损伤。正极侧导电体层5004在正极侧导电体层形成区域5104形成,负极侧导电体层5012在负极侧导电体层形成区域5106形成。正极侧导电体层形成区域5104和负极侧导电体层形成区域5106被在之后的工序中折叠的弯折线5108分隔。弯折线5108的位置可以是孔眼线、切线。由此,外包装膜5002可在弯折线5108的位置上准确地折叠,正极集电体5014、正极活性物质层5006、电解质层5008、负极活性物质层5010以及负极集电体5018的平面位置准确地对齐。另外,外包装膜5002也可容易地弯折。正极集电体5014位于正极侧导电体层形成区域5104中的正极侧粘合区域5110内部,正极端子5016的至少一部分位于正极侧粘合区域5110的外部。负极集电体5018位于负极侧导电体层形成区域5106中的负极侧粘合区域5112内部,负极端子5020的至少一部分位于负极侧粘合区域5112的外部。由此,将电池单元5024密封时,正极端子5016和负极端子5020露出于锂二次电池5000的外部。(外包装膜的形态)
外包装膜5002优选为等宽的卷幅。正极侧导电体层5004和负极侧导电体层5012在沿着延伸方向移动的外包装膜5002上重复形成。由此,高速地形成在外包装膜5002的移动方向上排列的多个正极侧导电体层5004和负极侧导电体层5012,可适用于卷对卷制程,锂二次电池5000的生产性提高。其中,对于每个锂二次电池5000,正极侧导电体层5004和负极侧导电体层5012也可以在分离的片状外包装膜上形成。 (正极活性物质层、负极活性物质层和电解质层的附加)
制作了复合体5100后,如图35所示,将正极活性物质层5006与正极集电体5014的平面位置对齐,附加于复合体5100,将负极活性物质层5010和电解质层5008与负极集电体5018的平面位置对齐,依次附加于复合体5100。电解质层5008可与正极集电体5014的平面位置对齐,附加于复合体5100。在将电解质层5008与正极集电体5014的平面位置对齐、附加于复合体5100时,正极活性物质层5006和电解质层5008与正极集电体5014的平面位置对齐,依次附加于复合体5100,将负极活性物质层5010与负极集电体5018的平面位置对齐,附加于复合体5100。如图36所示,可将正极侧电解质层5008a和负极侧电解质层5008b附加于复合体5100。这种情况下,将正极活性物质层5006和正极侧电解质层5008a与正极集电体5014的平面位置对齐,依次附加于复合体5100,将负极活性物质层5010和负极侧电解质层5008b与负极集电体5018的平面位置对齐,依次附加于复合体5100。若正极侧粘合区域5100与负极侧粘合区域5112粘合,则正极侧电解质层5008a和负极侧电解质层5008b接合,形成一体的电解质层5008。由此,将正极侧粘合区域5100与负极侧粘合区域5112粘合时,由相同材质制成的正极侧电解质层5008a和负极侧电解质层5008b可靠地接合,由于不可靠的接合而产生的界面的影响受到抑制,电池单元5024的特性均匀。(外包装膜的除去)
将正极活性物质层5006、电解质层5008和负极活性物质层5010附加后,如图37所示,切断外包装膜5002,保留正极端子5016与外包装膜5002重叠的部分、以及负极端子5020与外包装膜5002重叠的部分,将位于正极侧粘合区域5110和负极侧粘合区域5112的外部的外包装膜5002除去。优选外包装膜5002在附加了正极活性物质层5006、电解质层5008和负极活性物质层5010后切断,也可以在附加正极活性物质层5006、电解质层5008和负极活性物质层5010之前切断。(粘合)
将正极活性物质层5006、电解质层5008和负极活性物质层5010附加于复合体5100、除去多余的外包装膜5002后,如图38所示,在弯折线5108的位置,以接合面5102为内侧,将外包装膜5002折叠,使正极侧粘合区域5110与负极侧粘合区域5112粘合。此时,正极集电体5014、正极活性物质层5006、电解质层5008、负极活性物质层5010以及负极集电体5018的平面位置对齐。粘合通过面加压或辊压(线压)进行。加压可在常温下进行,也可以在加热的状态下进行。(接合)
将正极侧粘合区域5110与负极侧粘合区域5112粘合后,如图39所示,在自各锂二次电池5000的除弯折线5108附近以外的边缘部至电解质层5008的边缘部附近的接合区域5026,将外包装膜5002接合,将电池单元5024密封。在弯折线5108的位置有孔眼线时,自弯折线5108至电解质层5008的边缘部附近也包含在接合区域5026中。弯折线5108的位置没有孔眼线时,自弯折线5108至电解质层5008的边缘部附近也可包含在接合区域5026中。 (锂二次电池的切分)
将外包装膜5002接合后,相连接的锂二次电池5000根据需要切分,图32和图33所示的锂二次电池5000完成。(优点)
根据实施方案5,正极侧导电体层5004和负极侧导电体层5012与外包装膜5002重叠,正极集电体5014、正极端子5016、负极集电体5018以及负极端子5020即使变薄也难以受损伤。由此,正极侧导电体层5004和负极侧导电体层5012可实现薄型化和轻量化,锂二次电池5000可实现小型化和轻量化,锂二次电池5000的体积能量密度和重量能量密度提高。(在制造具备2个以上的电池单元的锂二次电池中的应用)
实施方案5的正极侧导电体层5004、正极活性物质层5006、电解质层5008、负极活性物质层5010以及负极侧导电体层5012可分别与实施方案2、实施方案3或实施方案4的正极侧导电体层2004,3004或4004、正极活性物质层2006,3006或4006、电解质层2008,3008或4008、负极活性物质层2010,3010或4010以及负极侧导电体层2012,3012或4012相同。{实施方案6}
实施方案6涉及将2个以上锂二次电池组合而成的层叠电池及其制造方法。图40和图41是实施方案6的层叠电池的示意图。图40为平面图,图41为截面图。如图40和图41所示,层叠电池6000具备锂二次电池6002、上侧最外包装膜6004和下侧最外包装膜6006。正极端子6008和负极端子6010露出于层叠电池6000的外部。层叠电池6000的制造中,按照实施方案I至实施方案5的任一制造方法制造切分的锂二次电池6002。将锂二次电池6002叠合,将上侧最外包装膜6004的上侧接合面6012与下侧最外包装膜6006的下侧接合面6014相向对齐,被上侧最外包装膜6004和下侧最外包装膜6006夹持。上侧最外包装膜6004和下侧最外包装膜6006在将锂二次电池6002包围住的接合区域6016处接合,锂二次电池6002被上侧最外包装膜6004和下侧最外包装膜6006密封。上侧最外包装膜6004和下侧最外包装膜6006与实施方案I的正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014同样地接合。锂二次电池6002也可被对折的I片最外包装膜密封。将上侧最外包装膜6004的熔粘层与下侧最外包装膜6006的熔粘层热封时,上侧最外包装膜6004除阻挡层和熔粘层之外,还具备正极侧导电体层。正极侧导电体层具备正极集电体和正极端子6008。下侧最外包装膜6006除阻挡层和熔粘层之外,还具备负极侧导电体层。负极侧导电体层具备负极集电体和负极端子6010。锂二次电池6002串联或并联连接。根据实施方案6,电池单元被双重密封,密封性能提高。{实施方案7}
实施方案7涉及将2个以上的锂二次电池组合而成的层叠电池及其制造方法。图42和图43是实施方案7的层叠电池的示意图。图42为平面图,图43为截面图。如图42和图43所示,层叠电池7000具备锂二次电池7002和上侧最外包装膜7004 和下侧最外包装膜7006。正极端子7008和负极端子7010露出于层叠电池7000的外部。层叠电池7000的制造中,按照实施方案I至实施方案5的任一制造方法来制造相连接的锂二次电池7002。将锂二次电池7002曲折地折叠,将上侧最外包装膜7004的上侧接合面7012与下侧最外包装膜7006的下侧接合面7014相向对齐,被上侧最外包装膜7004和下侧最外包装膜7006夹持。下侧最外包装膜7004与上侧最外包装膜7006在将锂二次电池7002包围住的接合区域7016处接合,锂二次电池7002被上侧最外包装膜7004和下侧最外包装膜7006密封。上侧最外包装膜7004与下侧最外包装膜7006与实施方案I的正极侧外包装膜1002和负极侧外包装膜1014同样地接合。锂二次电池7002也可被对折的I片最外包装膜密封。将上侧最外包装膜6004的熔粘层与下侧最外包装膜6006的熔粘层热封时,上侧最外包装膜7004除阻挡层和熔粘层之外,还具备正极侧导电体层。正极侧导电体层具备正极集电体和正极端子7008。下侧最外包装膜7006除阻挡层和熔粘层之外,还具备负极侧导电体层。负极侧导电体层具备负极集电体和负极端子7010。锂二次电池7002串联或并联连接。根据实施方案7,电池单元被双重密封,密封性能提高。{实施方案8}
实施方案8涉及实施方案I至实施方案5的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层及其形成方法。图44至图49是表示实施方案8的正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的形成方法的示意图。图44至图49为截面图。(正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料的准备)
在形成正极活性物质层8004、电解质层8014和负极活性物质层8010之前,准备正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料。正极活性物质材料是锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与正极活性物质混合而成的混合物。电解质材料是锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体。负极活性物质材料是锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与负极活性物质混合而成的混合物。 正极活性物质材料和负极活性物质材料中所含的锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体可以是粘合剂,还可以进一步在正极活性物质材料和负极活性物质材料中混合与该交联前的前体不同的粘合剂,例如聚偏氟乙烯(PVdF)、丁苯橡胶(SBR)等。
正极活性物质材料和负极活性物质材料中可以混合导电助剤。由此,正极活性物质层8004和负极活性物质层8010的电子传导性提高。正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料中可以混合溶剂。由此,正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料具有流动性,正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料容易印刷。在印刷了正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料之后,通过红外线照射法、热风喷吹法等使在正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料中混合的溶剂蒸发。电解质材料中可以混合粘度调节剂。(正极活性物质层的形成)
在准备了正极活性物质材料之后,如图44所示,与正极集电体8000的平面位置对齐,印刷正极活性物质材料,形成正极活性物质前体层8002。还可以在形成正极活性物质前体层8002之前,在正极集电体8000上涂布导电性底涂层材料。由此,正极集电体8000与正 极活性物质前体层8002的密合性提高,正极集电体8000与正极活性物质层8004的密合性提闻。在形成了正极活性物质前体层8002之后,对正极活性物质前体层8002进行交联处理,如图45所示,将正极活性物质前体层8002转化为正极活性物质层8004。还可以在正极活性物质前体层8002的交联处理之后,对正极活性物质层8004在厚度方向上加压。由此,正极活性物质的填充密度提高,正极活性物质层8004的表面平滑性提高。(负极活性物质层的形成)
在准备了负极活性物质材料之后,如图46所示,与负极集电体8006的平面位置对齐,印刷负极活性物质材料,形成负极活性物质前体层8008。还可以在形成负极活性物质前体层8008之前,在负极集电体8006上涂布导电性底涂层材料。由此,负极集电体8006与负极活性物质前体层8008的密合性提高,负极集电体8006与负极活性物质层8010的密合性提闻。在形成负极活性物质前体层8008之后,对负极活性物质前体层8008进行交联处理,如图47所示,将负极活性物质前体层8008转化为负极活性物质层8010。还可在负极活性物质前体层8008的交联处理之后,对负极活性物质层8010在厚度方向上加压。由此,负极活性物质的填充密度提高,负极活性物质层8010的表面平滑性提高。(电解质层的形成)
在准备了电解质材料后、且形成了负极活性物质层8010后,如图48所示,与负极集电体8006和负极活性物质层8010的平面位置对齐,印刷电解质材料,形成电解质前体层8012。还可以在准备了电解质材料后、且形成了正极活性物质层8004后,与正极集电体8000和正极活性物质层8004的平面位置对齐,印刷电解质材料。在形成了电解质前体层8012后,对电解质前体层8012进行交联处理,如图49所示,将电解质前体层8012转化为电解质层8014。还可以在电解质前体层8012的交联处理之后,对电解质层8014在厚度方向上加压。由此,电解质层8014的表面平滑性提高。正极活性物质层8004为实施方案I至实施方案5的正极活性物质层1006、2006、3006、4006和5006,电解质层8014为实施方案I至实施方案5的电解质层1008、2008、3008、4008和5008,负极活性物质层8010为实施方案I至实施方案5的负极活性物质层1010、2010,3010,4010 和 5010。(交联处理)
交联处理是为了使锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体进行交联而进行的。正极活性物质前体层8002、电解质前体层8012和负极活性物质前体层8008的交联处理并不是必须分别进行,其中的2层或3层的交联处理可一起进行。交联处理有电子射线照射交联、紫外线照射交联、化学(过氧化物)交联等。交联处理优选通过电子射线照射交联来进行。这是由于,通过电子射线照射交联,交联处理可在短时间内完成。另外,通过电子射线照射交联,电子射线较深地渗透正极活性物质前体层8002、电解质前体层8012和负极活性物质前体层8008,交联处理可均匀进行。并且,通过电子射线照射交联,难以生成过氧化物的分解产物之类的损害锂离子导电性的杂质。(正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层的平面形状)
优选正极活性物质层8004的平面形状比正极集电体8000的平面形状稍大。由此,在正极活性物质层8004与正极集电体8000的平面位置对齐时,正极集电体8000可靠地被正极活性物质层8004覆盖。其中,正极活性物质层8004的平面形状可以与正极集电体8000的平面形状相同。优选负极活性物质层8010的平面形状比负极集电体8006的平面形状稍大。由此,在负极活性物质层8010与负极集电体8006的平面位置对齐时,负极集电体8006可靠地被负极活性物质层8010覆盖。其中,负极活性物质层8010的平面形状可以与负极集电体8006的平面形状相同。优选电解质层8014的平面形状比正极集电体8000、正极活性物质层8004、负极活性物质层8010和负极集电体8006的平面形状稍大。由此,正极侧与负极侧可靠地被绝缘。其中,电解质层8014的平面形状可以与正极集电体8000、正极活性物质层8004、负极活性物质层8010和负极集电体8006的全部或部分的平面形状相同。(印刷)
正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料可通过柔性版印刷法、软刻蚀法、凹版印刷法、胶印法、丝卷幅印刷法、轮转丝卷幅印刷法、喷墨法、刮刀反转法(-K
一 ^法)、刮刀直接法(- 夕々卜法)、模头涂布法、唇涂法等来印刷。优选正极活性物质材料、电解质材料和负极活性物质材料通过丝卷幅印刷法或轮转丝卷幅印刷法进行印刷。这是由于,通过丝卷幅印刷法或轮转丝卷幅印刷法,容易形成厚膜,可高速地形成正极活性物质前体层8002、电解质前体层8012和负极活性物质前体层8008。(锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体)
锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体是锂盐与交联后将形成基质的基质成分的混合物。基质成分的聚合物没有限定,其优选的第I例和第2例如后所述。锂盐可从LiPF6、LiC104、LiBF4、LiN(CF3S02)2、LiN(CF3CF2S02)2、LiCF3S03、LiN(FS02)2 等中选择。优选使用必须进行交联处理的聚合物电解质,也可以使用无需进行交联处理的聚合物电解质。使用无需进行交联处理的聚合物电解质时,可省略交联处理,无需经过正极活性物质前体层、电解质前体层和负极活性物质前体层即可形成正极活性物质层、电解质层和负极活性物质层。(基质成分的第I例)基质成分的第I例是聚环氧烷、聚亚烷基碳酸酯等。聚环氧烷有聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物等。聚亚烷基碳酸酯有聚碳酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯与碳酸亚丙酯的共聚物等。优选在聚环氧烷、聚亚烷基碳酸酯等的原料聚合物中混合有高支化聚合物,该高支化聚合物具有含聚环氧烷链的支链分子链(以下简称为“高支化聚合物”)。由此,低温下的原料聚合物的结晶化得到抑制,低温下的锂离子传导性提高。聚环氧烷链是亚烷基与醚氧基交替排列的分子链。聚环氧烷链可具有取代基。典型的聚环氧烷链是聚环氧乙烷链。高支化聚合物的末端基团可以是乙酰基等的非交联基团,也可以是丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、烯丙基等的交联基团。高支化聚合物优选为以化学式(I)所示的单体的羟基与A反应得到的聚合物的末端基团作为交联基团或非交联基团的聚合物。化学式(I)所示的单体中,末端基团为羟基、含有聚环氧烷链的2条分子链和末端基为与羟基反应的A的I条分子链自X处延伸。[化I]
权利要求
1.锂二次电池的制造方法,其是具备I个以上的电池单元的锂二次电池的制造方法,该制造方法具备以下工序 (a)在具有挠性和阻挡性的第I外包装膜的第I接合面形成具备上述电池单元的第I极的集电体和与上述第I极的集电体电连接的第I极的电极端子的第I导电体层的整体,使上述第I极的集电体位于第I粘合区域的内部、且上述第I极的电极端子的至少一部分位于上述第I粘合区域的外部,制作将上述第I导电体层与上述第I外包装膜一体化的第I复合体的工序; (b)将锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与第I极的活性物质混合而成的第I极的活性物质材料与上述第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第I极的活性物质前体层附加于上述第I复合体的工序; (C)在上述工序(b)之后,将含有锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体的电解质材料与上述第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将电解质前体层附加于上述第I复合体的工序; (d)对上述第I极的活性物质前体层和上述电解质前体层一起或分别进行交联处理,将上述第I极的活性物质前体层和上述电解质前体层分别转化为第I极的活性物质层和电解质层的工序; (e)与上述工序(a)至上述工序(d)分别进行,在具有挠性和阻挡性的第2外包装膜的第2接合面形成具备上述电池单元的第2极的集电体和与上述第2极的集电体电连接的第2极的电极端子的第2导电体层的整体,使上述第2极的集电体位于第2粘合区域的内部、且上述第2极的电极端子的至少一部分位于上述第2粘合区域的外部,制作将上述第2导电体层与上述第2外包装膜一体化的第2复合体的工序; (f)将锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与第2极的活性物质混合而成的第2极的活性物质材料与上述第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2极的活性物质前体层附加于上述第2复合体的工序; (g)与上述第I极的活性物质前体层和上述电解质前体层的交联处理一起或分别地进行上述第2极的活性物质前体层的交联处理,将上述第2极的活性物质前体层转化为第2极的活性物质层的工序; (h)在上述工序(a)至上述工序(g)之后,将上述第I接合面与上述第2接合面相向对齐,使上述第I极的集电体、上述第I极的活性物质层、上述电解质层、上述第2极的活性物质层以及上述第2极的集电体的平面位置对齐,将上述第I粘合区域和上述第2粘合区域进行粘合的工序;和 (i)在上述工序(h)之后,将上述第I外包装膜与上述第2外包装膜接合,将上述电池单元密封的工序。
2.权利要求I所述的锂二次电池的制造方法,其中,上述电解质前体层和上述电解质层分别为第I电解质前体层和第I电解质层, 上述锂二次电池的制造方法进一步具备以下工序 (j)在上述工序(f)之后,将上述电解质材料与上述第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2电解质前体层附加于上述第2复合体的工序; 上述工序(g)中,对上述第2极的活性物质前体层和上述第2电解质前体层一起或分别进行交联处理,将上述第2极的活性物质前体层和第2电解质前体层分别转化为上述第.2极的活性物质层和第2电解质层。
3.权利要求I或2所述的锂二次电池的制造方法,其中,上述锂二次电池具备2个以上的上述电池单元或2个以上的并联电池单元组,上述第I导电体层和上述第2导电体层分别进一步具备第I串联布线和第2串联布线,上述第I串联布线和上述第2串联布线将.2个以上的上述电池单元或2个以上的上述并联电池单元组串联连接。
4.权利要求I或2所述的锂二次电池的制造方法,其中,上述锂二次电池具备2个以上的上述电池单元或2个以上的串联电池单元组,上述第I导电体层和上述第2导电体层分别进一步具备第I并联布线和第2并联布线,上述第I并联布线和上述第2并联布线将.2个以上的上述电池单元或2个以上的上述串联电池单元组并联连接。
5.权利要求I或2所述的锂二次电池的制造方法,该制造方法进一步具备以下工序 (k)在上述工序(b)至上述工序(d)之前或之后、且上述工序(h)之前,切断上述第I外包装膜,保留上述第I极的电极端子与上述第I外包装膜重叠的部分,将位于上述第I粘合区域外部的上述第I外包装膜从上述第I复合体除去的工序;和 (I)在上述工序(f)和上述工序(g)之前或之后、且上述工序(h)之前,切断上述第2外包装膜,保留上述第2极的电极端子与上述第2外包装膜重叠的部分,将位于上述第2粘合区域外部的上述第2外包装膜从上述第2复合体除去的工序。
6.权利要求I或2所述的锂二次电池的制造方法,其中, 上述工序(a)中,将分散有导电体颗粒的糊料印刷于上述第I接合面,由此形成上述第I导电体层; 上述工序(e)中,将分散有导电体颗粒的糊料印刷于上述第2接合面,由此形成上述第.2导电体层。
7.权利要求I或2所述的锂二次电池的制造方法,其中,上述第I外包装膜和上述第2外包装膜为卷幅, 上述工序(a)中,在沿着延伸方向移动的上述第I外包装膜重复形成上述第I导电体层; 上述工序(e)中,在沿着延伸方向移动的上述第2外包装膜重复形成上述第2导电体层。
8.锂二次电池的制造方法,其是具备I个以上的电池单元的锂二次电池的制造方法,该制造方法具备以下工序 (a)在具有挠性和阻挡性的外包装膜的接合面的第I导电体层形成区域形成具备上述电池单元的第I极的集电体和与上述第I极的集电体电连接的第I极的电极端子的第I导电体层的整体,在上述接合面的第2导电体层形成区域形成具备上述电池单元的第2极的集电体和与上述第2极的集电体电连接的第2极的电极端子的第2导电体层的整体,上述第I极的集电体位于第I粘合区域的内部、且上述第I极的电极端子的至少一部分位于上述第I粘合区域的外部,上述第2极的集电体位于第2粘合区域的内部、且上述第2极的电极端子的至少一部分位于上述第2粘合区域的外部,制作将上述第I导电体层与上述第.2导电体层和上述外包装膜一体化的复合体的工序; (b)将锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与第I极的活性物质混合而成的第I极的活性物质材料与上述第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第I极的活性物质前体层附加于上述复合体的工序; (C)在上述工序(b)之后,将含有锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体的电解质材料与上述第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将电解质前体层附加于上述复合体的工序; (d)将锂离子传导性的聚合物电解质的交联前的前体与第2极的活性物质混合而成的第2极的活性物质材料与上述第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2极的活性物质前体层附加于上述复合体的工序; (e)对上述第I极的活性物质前体层、上述电解质前体层和上述第2极的活性物质前体层一起或分别进行交联处理,将上述第I极的活性物质前体层、上述电解质前体层和上述第2极的活性物质前体层分别转化为第I极的活性物质层、电解质层和第2极的活性物质层的工序; (f)在上述工序(a)至上述工序(e)之后,在分隔上述第I导电体层形成区域和上述第2导电体层形成区域的线的位置,以上述接合面为内侧,将上述外包装膜折叠,将上述第I极的集电体、上述第I极的活性物质层、上述电解质层、上述负极活性物质层以及上述第2极的集电体的平面位置对齐,将上述第I粘合区域与上述第2粘合区域粘合的工序;和 (g)在上述工序(f)之后,将上述外包装膜接合,密封上述电池单元的工序。
9.权利要求8所述的锂二次电池的制造方法,其中,上述电解质前体层和上述电解质层分别为第I电解质前体层和第I电解质层, 该制造方法进一步具备 (h)在上述工序(d)之后,将上述电解质材料与上述第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2电解质前体层附加于上述复合体的工序; 上述工序(e)中,对上述第I极的活性物质前体层、上述第I电解质前体层、上述第2极的活性物质前体层和第2电解质前体层一起或分别进行交联处理,将上述第I极的活性物质前体层、上述第I电解质前体层、上述第2极的活性物质前体层以及第2电解质前体层分别转化为上述第I极的活性物质层、上述第I电解质层、上述第2极的活性物质层以及第2电解质层。
10.权利要求8或9所述的锂二次电池的制造方法,其中,上述锂二次电池具备2个以上的上述电池单元或2个以上的并联电池单元组,上述第I导电体层和上述第2导电体层分别进一步具备第I串联布线和第2串联布线,上述第I串联布线和上述第2串联布线将2个以上的上述电池单元或2个以上的上述并联电池单元组串联连接。
11.权利要求8或9所述的锂二次电池的制造方法,其中,上述锂二次电池具备2个以上的上述电池单元或2个以上的串联电池单元组,上述第I导电体层和上述第2导电体层分别进一步具备第I并联布线和第2并联布线,上述第I并联布线和上述第2并联布线将2个以上的上述电池单元或2个以上的上述串联电池单元组并联连接。
12.权利要求8或9所述的锂二次电池的制造方法,该制造方法进一步具备以下工序 在上述工序(b)至上述工序(e)之前或之后、且上述工序(f)之前,切断上述外包装膜,保留上述第I极的电极端子与上述外包装膜重叠的部分、以及上述第2极的电极端子与上述外包装膜重叠的部分,将位于上述第I粘合区域和上述第2粘合区域外部的上述外包装膜从上述复合体除去的工序。
13.权利要求8或9所述的锂二次电池的制造方法,其中, 上述工序(a)中,将分散有导电体颗粒的糊料印刷于上述接合面,由此形成上述第I导电体层和上述第2导电体层。
14.权利要求8或9中任一项所述的锂二次电池的制造方法,其中,上述外包装膜为卷幅, 上述工序(a)中,在沿着延伸方向移动的上述外包装膜上重复形成第I导电体层和第2导电体层。
15.层叠电池的制造方法,其是2个以上的锂二次电池组合而成的层叠电池的制造方法,该制造方法具备如下工序 (a)按照权利要求1-14中任一项的锂二次电池的制造方法制造切离的2个以上的锂二次电池的工序; (b)将2个以上的上述锂二次电池叠合,用最外包装膜密封的工序。
16.层叠电池的制造方法,其是2个以上的锂二次电池组合而成的层叠电池的制造方法,该制造方法具备如下工序 (a)按照权利要求1-14中任一项的锂二次电池的制造方法制造相连接的2个以上的锂二次电池的工序; (b)将2个以上的上述锂二次电池连接着叠合,用最外包装膜密封的工序。
17.复合体的制造方法,其是将集电体与电极端子和外包装膜一体化得到的复合体的制造方法,该制造方法具备以下工序 (a)在具有挠性和阻挡性的上述外包装膜的接合面上形成具备上述集电体和与上述集电体电连接的上述电极端子的导电体层的整体,制作上述集电体位于预定粘合区域的内部、上述电极端子的至少一部分位于上述预定粘合区域的外部的复合体的工序; (b)切断上述外包装膜,保留上述电极端子和上述外包装膜重叠的部分,将位于上述预定粘合区域外部的上述外包装膜从上述复合体上除去的工序。
18.锂二次电池的制造方法,该锂二次电池具备I个以上的电池单元,该制造方法具备以下工序 (a)在具有挠性和阻挡性的第I外包装膜的第I接合面形成具备上述电池单元的第I极的集电体和与上述第I极的集电体电连接的第I极的电极端子的第I导电体层的整体,上述第I极的集电体位于第I粘合区域的内部,且上述第I极的电极端子的至少一部分位于上述第I粘合区域的外部,制作将上述第I导电体层与上述第I外包装膜一体化的第I复合体的工序; (b)将锂离子传导性的聚合物电解质与第I极的活性物质混合而成的第I极的活性物质材料与上述第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第I极的活性物质层附加于上述第I复合体的工序; (C)在上述工序(b)之后,将含有锂离子传导性的聚合物电解质的电解质材料与上述第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将电解质层附加于上述第I复合体的工序; (d)与上述工序(a)至上述工序(C)分别地进行,在具有挠性和阻挡性的第2外包装膜的第2接合面形成具备上述电池单元的第2极的集电体和与上述第2极的集电体电连接的第2极的电极端子的第2导电体层的整体,上述第2极的集电体位于第2粘合区域的内部,且上述第2极的电极端子的至少一部分位于上述第2粘合区域的外部,制作将上述第2导电体层与上述第2外包装膜一体化的第2复合体的工序; (e)将锂离子传导性的聚合物电解质与第2极的活性物质混合而成的第2极的活性物质材料与上述第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2极的活性物质层附加于上述第2复合体的工序; (f)在上述工序(a)至上述工序(e)之后,将上述第I接合面与上述第2接合面相向对齐,使上述第I极的集电体、上述第I极的活性物质层、上述电解质层、上述第2极的活性物质层和上述第2极的集电体的平面位置对齐,将上述第I粘合区域和上述第2粘合区域粘合的工序;和 (g)在上述工序(f)之后,将上述第I外包装膜与上述第2外包装膜接合,密封上述电池单元的工序。
19.锂二次电池的制造方法,其是具备I个以上的电池单元的锂二次电池的制造方法,该制造方法具备以下工序 (a)在具有挠性和阻挡性的外包装膜的接合面的第I导电体层形成区域形成具备上述电池单元的第I极的集电体和与上述第I极的集电体电连接的第I极的电极端子的第I导电体层的整体,在上述接合面的第2导电体层形成区域形成具备上述电池单元的第2极的集电体和与上述第2极的集电体电连接的第2极的电极端子的第2导电体层的整体,使上述第I极的集电体位于第I粘合区域的内部、且上述第I极的电极端子的至少一部分位于上述第I粘合区域的外部,使上述第2极的集电体位于第2粘合区域的内部、且上述第2极的电极端子的至少一部分位于上述第2粘合区域的外部,制作将上述第I导电体层与上述第2导电体层和上述外包装膜一体化的复合体的工序; (b)将锂离子传导性的聚合物电解质与第I极的活性物质混合而成的第I极的活性物质材料与上述第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第I极的活性物质层附加于上述复合体的工序; (C)上述工序(b)之后,将含有锂离子传导性的聚合物电解质的电解质材料与上述第I极的集电体的平面位置对齐,印刷,将电解质层附加于上述复合体的工序; (d)将锂离子传导性的聚合物电解质与第2极的活性物质混合而成的第2极的活性物质材料与上述第2极的集电体的平面位置对齐,印刷,将第2极的活性物质层附加于上述复合体的工序; (e)在上述工序(a)至上述工序(d)之后,在分隔上述第I导电体层形成区域和上述第2导电体层形成区域的线的位置,以上述接合面为内侧,将上述外包装膜折叠,使上述第I极的集电体、上述第I极的活性物质层、上述电解质层、上述负极活性物质层以及上述第2极的集电体的平面位置对齐,将上述第I粘合区域和上述第2粘合区域进行粘合的工序;和 (f)上述工序(e)之后,将上述外包装膜接合,密封上述电池单元的工序。
全文摘要
本发明提供体积能量密度和重量能量密度得到提高的锂二次电池的制造方法。在具有挠性和阻挡性的外包装膜的接合面形成具备电池单元的集电体和与集电体电连接的电极端子的导电体层的整体,制作将导电体层与外包装膜一体化的复合体。集电体位于粘合区域的内部,电极端子的至少一部分位于粘合区域的外部。将正极活性物质前体层、电解质前体层和负极活性物质前体层与集电体的平面位置对齐,附加于复合体,对正极活性物质前体层、电解质前体层和负极活性物质前体层进行交联处理。粘合区域被粘合,外包装膜被接合,电池单元被密封。也可以省略交联处理。
文档编号H01M10/0565GK102687333SQ201180003896
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月7日 优先权日2010年12月8日
发明者今西诚之, 伊坪明, 伊藤敬人, 加藤重光, 奥田清次, 宇野贵浩, 武田保雄, 野村荣一 申请人:财团法人三重县产业支援中心
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