隔离件用粉体及隔离件用浆料和锂离子电池及其制造方法与流程

文档序号:15308703发布日期:2018-08-31 21:26阅读:128来源:国知局

本发明涉及用于锂离子电池的隔离件的隔离件用粉体以及隔离件用浆料和锂离子电池及其制造方法。



背景技术:

伴随便携型电子设备的发展,作为这些便携型电子设备的电力供给源,使用可重复充电的小型二次电池。其中,能量密度高、寿命周期长同时自身放电性低且工作电压高的锂离子二次电池受到关注。锂离子二次电池由于具有上述优点,因此多用于数字摄像机、笔记本型个人计算机、便携电话机等便携型电子设备。

作为锂离子二次电池的主要部件的电极组包含隔离件、正极以及负极。由于在隔离件使用聚烯烃系的膜,因此耐热性低。为了提高隔离件的耐热性,存在将分散有耐热性微粒子的浆料涂敷到隔离件或者电极的方法,但是由于浆料是微粒子因而容易凝聚。

在jp特开2011-18590号公报(专利文献1)中公开了以下方法,即,以防止隔离件用浆料的凝聚为目的,将包含金属氢氧化物的微粒子和增稠剂以及介质的浆料涂敷到隔离件或者电极。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:jp特开2011-18590号公报



技术实现要素:

发明想要解决的课题

通过将分散有耐热性微粒子的浆料涂敷到隔离件或者电极,从而能够提高隔离件、电极的耐热性。但是,在该情况下,由于向现行的工序中追加涂敷分散有耐热性微粒子的浆料的新工序,因此存在制造成本增加这样的课题。

此外,在上述专利文献1中,作为耐热性微粒子而使用金属氢氧化物,但是由于金属氢氧化物与水的亲和性好,因此水容易吸附在隔离件的表面。在微量的水混入到锂离子电池的电解液中的情况下,水(h2o)和lipf6发生反应,产生氢氟酸(hf)。氢氟酸腐蚀性强,有可能腐蚀作为锂离子电池的构成材料的电极箔、容器等金属部件。

本发明的目的在于,能够提高锂离子电池的隔离件的可靠性。此外,提供一种能够形成水分吸附少的隔离件的技术。

根据本说明书的记述以及附图,本发明的所述目的和新特征将会变得明确。

用于解决课题的手段

简单说明本申请公开的实施方式当中的代表性的技术方案如下。

一实施方式中的隔离件用粉体具有无机氧化物粒子和使上述无机氧化物粒子在隔离件用浆料中分散的分散剂粒子。

一实施方式中的隔离件用浆料具有:无机氧化物粒子;使上述无机氧化物粒子分散的分散剂粒子;使上述无机氧化物粒子粘结的粘结剂;以及溶解上述粘结剂的溶剂。

一实施方式中的锂离子电池具有:包含正极活性物质的正极层;包含负极活性物质的负极层;介于上述正极层和上述负极层之间的绝缘性的隔离件;以及锂离子能移动的电解液,上述隔离件包含无机氧化物粒子和使上述无机氧化物粒子分散的分散剂粒子。

一实施方式中的锂离子电池的制造方法具有:(a)在金属箔上涂敷电极用浆料的工序;(b)在上述电极用浆料上涂敷隔离件用浆料的工序;(c)使上述电极用浆料和上述隔离件用浆料干燥,形成在上述金属箔上具有电极膜和在上述电极膜上的隔离件的电极片的工序。进一步地,在上述(b)工序中使用的上述隔离件用浆料包含:无机氧化物粒子;使上述无机氧化物粒子分散的分散剂粒子;使上述无机氧化物粒子粘结的粘结剂;以及溶解上述粘结剂的溶剂。

发明效果

简单说明通过在本申请公开的发明中代表性的技术方案而获得的效果如下。

在锂离子电池的制造工序中,能够提高隔离件的可靠性。此外,能够减轻隔离件的水分吸附。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的锂离子电池的概略结构和动作原理的一例的概略图。

图2是表示本发明的实施方式的锂离子电池的制造装置的一例的概念图。

图3是表示图2所示的a部的构造的一例的放大部分剖面图。

图4是表示图2所示的b部的构造的一例的放大部分剖面图。

图5是表示本发明的实施方式中的分散剂的浓度和隔离件用浆料的粘度的关系的一例的曲线图。

图6是表示本发明的实施方式中的隔离件的电气特性的一例的曲线图。

图7是表示本发明的实施方式中的隔离件的水分吸附量的关系的一例的曲线图。

图8是表示本发明的实施方式的锂离子电池的制造过程的一例的流程图。

具体实施方式

在以下的实施方式中,作为原则,除了特别必要以外,不重复同一或者同样部分的说明。

进一步地,在以下的实施方式中,为了方便,当有必要时,分割成多个部分或者实施方式来说明,但是除了特别明示的情况以外,这些并非相互没有关系,而是一方处于另一方的一部分或者全部的变形例、详细情况、补充说明等的关系。

此外,在以下的实施方式中,在提及要素的数目等(包含个数、数值、量、范围等)的情况下,除了特别明示的情况以及原理上明确限定为特定的数目的情况等以外,并不限定为该特定的数目。进一步地,可以是特定的数目以上,也可以是特定的数目以下。

此外,在以下的实施方式中,其结构要素(也包含要素步骤等)除了特别明示的情况以及原理上可以认为是必须的情况等以外,并不一定是必须的,这是不言而喻的。

此外,在以下的实施方式中,针对结构要素等,当说“由a构成”、“自a构成”、“具有a”、“包含a”时,除了意思是特别明示了仅是该要素的情况等以外,并不排除其他的要素,这是不言而喻的。同样地,在以下的实施方式中,当提及结构要素等的形状、位置关系等时,除了特别明示的情况以及原理上可以认为不是这样的情况等,实质上指包含与该形状等近似或者类似的形状。对于上述数值以及范围等来说也是同样。

以下,基于附图详细说明实施方式。另外,在用于说明实施方式的所有附图中,对具有同一功能的构件附加同一符号,省略其重复的说明。此外,为了容易理解附图,俯视图也有时会附加阴影。

<锂离子电池的构造以及动作原理>

图1是表示本发明的实施方式的锂离子电池的概略结构和动作原理的一例的概略图。

在本实施方式中,作为蓄电器件的二次电池的一例,举出锂离子电池,对在形成锂离子电池的隔离件时使用的隔离件用粉体、隔离件用浆料、还有锂离子电池的制造方法以及锂离子电池的制造装置进行说明。

首先,说明图1所示的锂离子电池的构造和动作原理。作为锂离子电池的一例,电动汽车用电池、电力贮存用电池等能够实现高容量、高输出且高能量密度的大型的锂离子电池的研究开发正在推进。特别是在汽车产业中,为了应对环境问题,使用电动机作为动力源的电动汽车、使用发动机(内燃机)和电动机这两者作为动力源的混合动力车辆的开发正在推进。作为这样的电动汽车、混合动力车辆的电源,锂离子电池也受到关注。但是,锂离子电池的工作电压高且能量密度高,因此需要有对内部短路、外部短路等所引起的异常发热的充分的对策。

图1所示的锂离子电池10是非水电解质二次电池的一种,是电解质中的锂离子113担负导电的二次电池。如下成为主流,即,在正极材料(活性物质、电极材料122a)使用锂金属氧化物(例如,li(mnconiox)),在负极材料(活性物质、电极材料122b)使用石墨等碳材料(例如,碳(c)),在电解质使用碳酸乙烯酯等有机溶剂和六氟磷酸锂这样的锂盐。在电池内,充电时锂离子113从正极出来进入负极,放电时相反地锂离子113从负极出来进入正极。

锂离子电池10的构造例如具备将涂敷了正极材料(电极材料122a)的正极板(包含al箔等电极箔(金属箔)110的电极片125a)、涂敷了负极材料(电极材料122b)的负极板(包含cu箔等电极箔(金属箔)110的电极片125b)、以及防止正极板与负极板接触的绝缘性的隔离件(绝缘膜)124a进行卷绕而成的电极卷绕体。并且,在锂离子电池10中,将上述电极卷绕体插入到外装罐20中,并且在外装罐20内注入电解液114(例如,有机溶剂+锂盐)。

即,在锂离子电池10中,在电极箔(金属箔)110a涂敷了正极材料的正极板(电极片125a)和在电极箔(金属箔)110b涂敷了负极材料的负极板(电极片125b)形成为带状,形成为带状的正极板和负极板隔着隔离件124a而不直接接触地卷绕成剖面涡旋状,从而形成上述电极卷绕体。

在以下的说明中,将正极的电极片125a以及负极的电极片125b统称为“电极片125”。此外,将正极的电极箔110a以及负极的电极箔110b统称为“电极箔110”。进一步地,将作为正极的电极材料的电极用浆料122a以及作为负极的电极材料的电极用浆料122b统称为“电极材料122”。此外,将为了形成隔离件124a而在基材或者电极膜(正极层、负极层)126之上涂敷的糊剂状的材料称为“隔离件用浆料(绝缘材料)124”。

<锂离子电池的制造装置>

说明构成本实施方式的锂离子电池的电极片的制造装置(以后,称为锂离子电池的制造装置)。图2表示本发明的实施方式的锂离子电池的制造装置的一例的概念图,图3表示图2所示的a部的构造的一例的放大部分剖面图,图4是表示图2所示的b部的构造的一例的放大部分剖面图。

说明图2所示的锂离子电池的制造装置的结构。图2所示的锂离子电池的制造装置是构成图1所示的锂离子电池10的电极片125的制造装置。锂离子电池的制造装置具有:传送作为金属箔的电极箔(也称为集电箔等)110的传送部;在图3所示的电极箔110的表面111上涂敷浆料状的电极材料(电极用浆料)122的第1涂敷部108;以及在电极箔110的电极材料122上涂敷浆料状的绝缘材料(隔离件用浆料)124的第2涂敷部109。另外,第1涂敷部108和第2涂敷部109优选为进行第1涂敷和第2涂敷的一个涂敷部。

进一步地,锂离子电池的制造装置具有:作为使电极材料122以及绝缘材料124干燥的干燥部的干燥炉130;以及测定电极片125的膜厚的测定部145。另外,通过在干燥炉130中干燥电极材料122以及绝缘材料124,从而如图4所示那样,在电极箔110上形成由电极材料122形成的电极膜126、以及在电极膜126上由绝缘材料124形成的隔离件(绝缘膜)124a。

此外,锂离子电池的制造装置具有:送出滚筒101,其送出为薄的板状、且具备图3以及图4所示的表面111及其相反侧的背面112的电极箔(金属箔)110;以及缠卷滚筒107,其缠卷电极箔110。由此,电极箔110在送出滚筒101与缠卷滚筒107之间被多个辊102、103、104、105、106支撑的同时沿传送方向s传送。这里,为了以一定速度传送电极箔110而使用多个辊,将这些多个辊称为辊传送系统即传送部。

在电极箔110的传送路径上,从送出滚筒101侧朝向缠卷滚筒107侧依次设置有第1涂敷部108、第2涂敷部109、干燥炉130、测定部145。

在图2所示的第1涂敷部108配置有吐出作为浆料状的电极材料的电极用浆料122的涂敷机121(例如,缝模涂敷机)和与涂敷机121对置的辊102,被传送的电极箔110通过涂敷机121与辊102之间。并且,在第1涂敷部108中,从涂敷机121将给定量的电极用浆料(电极材料)122涂敷到电极箔110上。

另外,用于形成对图1所示的锂离子电池10的电极进行构成的电极膜126的电极用浆料122为将通过充放电能够进行锂离子113的释放/吸留的活性物质和导电助剂的粉末与用于使这些粉末粘结的粘结剂(binder)以及溶剂等进行混炼/调配而得到的高粘度的浆料状的液体。

另一方面,在第2涂敷部109配置有吐出作为浆料状的绝缘材料的隔离件用浆料124的涂敷机(例如,缝模涂敷机)123和与涂敷机123对置的辊103,被传送的电极箔110通过涂敷机123与辊103之间。并且,在第2涂敷部109中,从涂敷机123将给定量的隔离件用浆料124涂敷到电极箔110上的电极用浆料122上。即,在电极箔110上,如图3所示那样,在电极用浆料122上层叠隔离件用浆料124。

在干燥炉130中,对所传送的电极箔110上的电极用浆料122和隔离件用浆料124进行热风加热使其凝固。即,电极用浆料122被热风加热而成为图4所示的电极膜126,隔离件用浆料124被加热而成为隔离件124a。由此,在电极箔110上层叠电极膜126和隔离件124a而形成电极片125。

此外,在测定部145配置有测微计142和与测微计142对置的辊106。由此,在测定部145中,利用测微计142对所传送的电极片125的包含电极膜126和隔离件124a的整个膜厚进行测定。

<关于隔离件用粉体>

图5是表示本发明的实施方式中的分散剂的浓度和隔离件用浆料的粘度的关系的一例的曲线图。

本实施方式的隔离件用粉体是在形成图1所示的锂离子电池10的隔离件124a的隔离件用浆料124(参照图3)中包含的粉体(粉末)。

在本实施方式中,说明对在上述隔离件用粉体中包含图3所示的无机氧化物粒子120和使无机氧化物粒子120在浆料中分散的分散剂粒子127的情况进行评价的结果。这里,使用二氧化硅的微粒子作为无机氧化物粒子120,并使用了聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的微粒子作为分散剂粒子127。分散剂粒子127的添加量设为相对于无机氧化物粒子120为0.3wt%至3.0wt%。作为比较例,分别使用如下情况:不包含分散剂粒子127的情况;以及相对于无机氧化物粒子120将分散剂粒子127的浓度设为4.0wt%以及10.0wt%的情况。

然后,形成将无机氧化物的微粒子(无机氧化物粒子120)和分散剂的微粒子(分散剂粒子127)混合而成的粉末(隔离件用粉体),进一步地,添加作为溶剂(图3所示的溶剂129)的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)和作为粘结剂(binder)128的聚偏氟乙烯(pvdf),通过混炼而形成隔离件用浆料124。将所形成的隔离件用浆料124放入玻璃容器,观察放置了1个小时时的沉淀物的有无。将其结果汇总在表1中。得到了以下结果:在不包含分散剂粒子127的情况下(分散剂浓度为0wt%的情况下)产生1%的沉淀物,在包含分散剂的浆料(隔离件用浆料124)中不产生沉淀物。

[表1]

接着,使用缝模涂敷机将这些隔离件用浆料124,以使涂敷间隙为浆料膜厚的2倍以上的大小进行涂敷,对在涂敷后的浆料膜有无产生纵向条纹不良进行了评价。上述纵向条纹不良是由于缝模涂敷机的喷嘴的堵塞而导致所涂敷的浆料的膜厚不均匀的涂敷不均不良。并且,为了判别该纵向条纹不良是由于缝模涂敷机的涂敷间隙大而产生的不良、还是由于在缝模涂敷机内微粒子进行凝聚而产生的不良,对在刚刚清扫了缝模涂敷机的前端部之后有无产生纵向条纹不良进行了评价。其结果如表2所示。

[表2]

在将分散剂浓度设为0.3wt%、1.0wt%、和3.0wt%的情况下,能够进行没有纵向条纹不良的产生的稳定的涂敷。根据该结果能够推测,通过将分散剂浓度设为0.3wt%~3.0wt%,能够进行不产生纵向条纹不良的稳定的涂敷。

此外,在不添加分散剂的情况下,由于在进行了缝模涂敷机的前端部的清扫后不产生纵向条纹不良,因此可以认为是缝模涂敷机内的无机氧化物粒子120的凝聚为原因而产生的纵向条纹不良。

对这些隔离件用浆料124的粘度进行测定的结果如图5所示。根据图5,在分散剂的浓度为0.3wt%~3.0wt%的范围中,浆料的粘度大于0pa·s且为3pa·s以下。也就是说,可知在增大缝模涂敷机的涂敷间隙的情况下,需要将隔离件用浆料124的粘度设为大于0pa·s且为3pa·s以下的低粘度。

根据以上的结果,在包含无机氧化物粒子120和分散剂粒子127的隔离件用粉体中,分散剂浓度(分散剂粒子127的浓度)优选相对于无机氧化物的浓度(无机氧化物粒子120的浓度)设为0.3wt%~3wt%。此时,作为无机氧化物粒子120,优选添加二氧化硅的粒子,作为分散剂粒子127,优选添加聚乙烯吡咯烷酮的粒子。

此外,在隔离件用粉体中也可以包含使无机氧化物粒子120粘结的粘结剂,此时,优选使用容易溶解的粘结剂。

<关于隔离件用浆料>

图6是表示本发明的实施方式中的隔离件的电气特性的一例的曲线图,图7是表示本发明的实施方式中的隔离件的水分吸附量的关系的一例的曲线图。

图3所示的隔离件用浆料124按照以下的过程形成。作为分散剂(分散剂粒子127),将聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的含有量(浓度)相对于无机氧化物(无机氧化物粒子120)设为0.3wt%,将其与作为无机氧化物(无机氧化物粒子120)的二氧化硅的微粒子、作为溶剂129的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、以及作为粘结剂128的聚偏氟乙烯(pvdf)进行混炼,从而形成。此外,作为比较例,通过将作为无机氧化物的二氧化硅的微粒子、作为溶剂的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、以及作为粘结剂的聚偏氟乙烯(pvdf)混炼而形成隔离件用浆料。

首先,将作为正极活性物质的limn1/3n1/3co1/3o2的粉末、作为导电助剂的炭黑、作为溶剂的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、以及作为粘结剂的聚偏氟乙烯(pvdf)进行混炼,从而形成电极用浆料(正极用浆料)122a。

此外,将作为负极活性物质的球状黑铅的粉末、作为导电助剂的炭黑、作为溶剂的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、以及作为粘结剂的聚偏氟乙烯(pvdf)进行混炼,从而形成电极用浆料(负极用浆料)122b。

接着,通过以下的过程来形成带隔离件正极。利用缝模涂敷机来涂敷电极用浆料122a,在电极用浆料122a未干燥(未进行干燥处理)的状态下,利用缝模涂敷机来涂敷隔离件用浆料124。

另一方面,通过以下的过程来形成带隔离件负极。利用缝模涂敷机来涂敷电极用浆料122b,在电极用浆料122b未干燥(未进行干燥处理)的状态下,利用缝模涂敷机来涂敷隔离件用浆料124。

此外,作为比较例,以同样的过程来形成在隔离件用浆料中不包含分散剂的电极。

然后,使用上述带隔离件电极来形成层压型的单元,对有无短路进行了评价。该评价结果如表3所示。

[表3]

根据表3的结果可知,在正极或者负极的至少任一方的隔离件用浆料124中包含分散剂(分散剂粒子127)的情况下(表3的实施例a、b、c),不产生单元的短路。这是添加了分散剂(分散剂粒子127)所带来的效果。此外,在正极以及负极的隔离件用浆料双方中不包含分散剂(分散剂粒子127)的情况下(比较例)产生了短路。这是由于未添加分散剂(分散剂粒子127)而导致的结果。

此外,对在本实施方式中形成的层压型的单元的电池特性进行了评价。作为表3的比较例,也对使用了作为锂离子电池的构成构件且预先形成为片状的薄片隔离件的层压型的单元的电池特性进行了评价。这里,高放电电流(6分钟放电100%的电流)的情况下的放电曲线如图6所示。可知,与使用了上述薄片隔离件的情况相比,本实施方式的隔离件124a的情况的放电容量大,具有出色的特性。

接着,说明水分向上述的带隔离件正极的表面的吸附量的评价。另外,作为比较例,也评价了水分向不具有隔离件层的正极的表面的吸附量。评价通过如下方法来进行,即,将各个电极在120℃下进行24小时的真空干燥,放置在恒温恒湿槽中,经过了一定时间后,测定电极的重量变化。

其结果如图7所示。根据图7可知,正极单膜上与带隔离件正极膜上相比,吸附水分量较多,因此,本实施方式的带隔离件正极抑制了水分的吸附。这示出在隔离件124a的表面亲水性的分子少,这是使用了无机氧化物粒子120的效果。

如以上那样,在图3所示这样的包含无机氧化物粒子120、分散剂粒子127、粘结剂128、以及溶剂129的本实施方式的隔离件用浆料124中,在隔离件用粉体的项目中也说明过,优选隔离件用浆料124中包含的分散剂(分散剂粒子127)的浓度相对于无机氧化物粒子120的浓度为0.3wt%~3.0wt%。进一步地,此时的隔离件用浆料124的粘度优选设为大于0pa·s且为3pa·s以下的低粘度。

此外,作为无机氧化物粒子120,优选添加二氧化硅的粒子,作为分散剂粒子127,优选添加聚乙烯吡咯烷酮的粒子。

<锂离子电池的制造方法>

图8是表示本发明的实施方式的锂离子电池的制造过程的一例的流程图。

以下,按照图8所示的流程具体说明锂离子电池的制造方法。

虽然构成图1所示的锂离子电池10的正极以及负极分别在电极箔110的材料以及涂敷于电极箔110的膜的材料等方面存在差异,但是基本上通过同样的工序来制造。以下,不区分正极以及负极各自的制造工序来说明。例如,作为后述的涂敷材料的电极用浆料(电极材料)122包含为正极用的材料的情况和为负极用的材料的情况,在各个情况下,由不同的材料构成。这里,在正极的制造工序中,使用由正极用的材料构成的电极箔110以及涂敷材料,不使用仅在负极的制造工序中使用的材料,这是不言而喻的。此外,在负极的制造工序中也是同样,使用由负极用的材料构成的电极箔110以及涂敷材料,不使用仅在正极的制造工序中使用的材料,这也是不言而喻的。

1.电极板(正极板以及负极板)制造

<混炼/调配工序>

在本实施方式的锂离子电池10的制造工序中,首先,对作为用于分别形成锂离子电池10的正极或者负极的电极材料的电极用浆料122进行混炼/调配。

<第1涂敷工序(电极材料)>

接着,使用与图2所示的辊102对置地配置的第1涂敷部所具备的涂敷机121,将作为图3所示的调整后的浆料状的电极材料的电极用浆料122薄且均匀地涂敷在从送出滚筒101供给的膜状的电极箔(金属箔)110的表面上。另外,在第1涂敷部108中,作为涂敷机121,例如能够使用缝模涂敷机,但是作为涂敷电极用浆料122的装置,也可以使用其他装置。

<第2涂敷工序(绝缘材料)>

接着,使用与图2所示的辊103对置地配置的第2涂敷部所具备的涂敷机123,将作为图3所示的浆料状的绝缘材料的隔离件用浆料124薄且均匀地涂敷在电极用浆料122的表面上。这里,在第2涂敷部例如能够使用缝模涂敷机,但是作为涂敷隔离件用浆料124的装置,也可以使用其他装置。

这里,隔离件用浆料124如上述那样是包含图3所示这样的无机氧化物粒子120、使无机氧化物粒子120分散的分散剂粒子127、使无机氧化物粒子120粘结的粘结剂128、以及溶解粘结剂128的溶剂129的绝缘材料。并且,上述分散剂(分散剂粒子127)的浓度优选相对于无机氧化物粒子120的浓度为0.3wt%~3.0wt%。进一步地,此时的隔离件用浆料124的粘度优选设为大于0pa·s且为3pa·s以下的低粘度。此外,作为无机氧化物粒子120,优选添加二氧化硅的粒子,作为分散剂粒子127,优选添加聚乙烯吡咯烷酮的粒子。

另外,第1涂敷工序和第2涂敷工序优选由一个涂敷部来进行。进一步地,在电极用浆料122上涂敷隔离件用浆料124的上述第2涂敷工序中,在未进行干燥处理的(未干燥的)电极用浆料122上涂敷隔离件用浆料124。

<干燥工序>

接着,如图2以及图3所示那样,将通过第1涂敷工序涂敷了电极用浆料122,进而通过第2涂敷工序涂敷了隔离件用浆料124的电极箔110传送到作为热风干燥炉的干燥炉130内。在干燥炉130内,通过对电极用浆料122中以及隔离件用浆料124中的溶剂成分进行加热使其蒸发,从而使电极用浆料122以及隔离件用浆料124干燥,一并形成作为图4所示的电极膜126以及绝缘膜的隔离件124a。即,所涂敷的图3所示的电极用浆料122通过干燥工序而成为电极膜126,所涂敷的隔离件用浆料124通过干燥工序而成为隔离件124a。由此,形成在电极箔(金属箔)110上具有由电极用浆料122形成的电极膜126和在电极膜126上由隔离件用浆料124形成的隔离件124a的图4所示的电极片125。即,分别形成正极板或者负极板。

<膜厚测定工序>

在图2所示的测定部145中,使用测微计142,进行所传送的图4所示的电极片125的包含电极膜126和隔离件124a的整个膜厚的测定。

之后,将电极片125缠卷于缠卷滚筒107。

<加工工序>

接着,对电极箔110进行压缩以及切断等加工。另外,这里,说明了制造在电极箔110的单面(表面111)形成了电极膜(正极层或者负极层)126以及隔离件124a的电极片(正极板或者负极板)125的例子。在制造在电极箔110的双面(表面111和背面112)形成了电极膜126以及隔离件124a的电极片125的情况下,首先,对电极箔110的表面111进行<混炼/调配工序>、<第1涂敷工序(电极材料)>、<第2涂敷工序(绝缘材料)>、<干燥工序>以及<膜厚测定工序>。之后,在进行<加工工序>前,使缠卷于缠卷滚筒107的电极片125反转,再次经过同一工序,对电极箔110的背面112进行涂敷。

2.电池单元组装

<卷绕工序>

接着,从正极板(电极片125)切出电池单元所需大小的、图4所示的正极(电极箔110和电极膜126)以及隔离件124a。同样,从负极板(电极片125)切出电池单元所需大小的负极(电极箔110和电极膜126)以及隔离件124a。接着,将在该表面111形成了隔离件124a的正极和在该表面111形成了隔离件124a的负极重叠后,将该层叠体进行卷绕。

<焊接/组装工序>

接着,对夹着隔离件124a而卷绕的正极以及负极的电极对的组进行组装并焊接。在该焊接/组装工序中,例如将铝带缠绕在正极集电接头,通过铝带超声波焊接将正极集电接头与该铝带连接。

<抽液工序>

接着,将焊接后的这些电极对的组配置于图1所示的外装罐(电池罐)20后,注入电解液114。

电解液114使用非水电解液。锂离子电池10是利用锂离子113向活性物质插入以及锂离子113从活性物质脱离来进行充放电的电池,锂离子113在电解液中移动。锂是强的还原剂,与水激烈反应而产生氢气。因此,在锂离子113在电解液114中移动的锂离子电池10中,对电解液114不能使用水溶液。据此,在锂离子电池10中,使用非水电解液来作为电解液114。

<封口工序>

接着,将外装罐20完全密闭来制作电池单元。

<充放电工序>

接着,对所形成的电池单元进行反复充放电。

<电池单元检查工序>

接着,进行与该电池单元的性能以及可靠性相关的检查(例如电池单元的容量以及电压、充电或者放电时的电流以及电压的检查等)。由此,完成锂离子电池10的电池单元。

3.模块组装

接着,在模块组装工序中,将多个电池单元串联地组合而构成电池模块,进一步地,连接充/放电控制用控制器而构成电池模块(电池系统)(模块组装)。之后,在模块检查工序中,进行与由模块组装工序组装而成的电池模块的性能以及可靠性相关的检查(例如,电池模块的容量、电压、充电或者放电时的电流、电压等的检查)(模块检查)。

另外,在上述电极片125的组装中,说明了在正极的电极片125和负极的电极片125双方涂敷作为绝缘材料的隔离件用浆料124而形成隔离件124a的情况,但是也可以仅在正极或负极的任一方涂敷隔离件用浆料124来形成隔离件124a,并将这些电极片125进行卷绕。

通过以上,完成图1所示这样的锂离子电池10的组装。本实施方式的锂离子电池10为如下结构,即,具有:包含正极活性物质的正极层(正极的电极膜126);包含负极活性物质的负极层(负极的电极膜126);介于上述正极层与上述负极层之间的绝缘性的隔离件124a;以及锂离子113能移动的电解液114。

并且,隔离件124a包含无机氧化物粒子120和使无机氧化物粒子120分散的分散剂粒子127。此外,分散剂粒子127的浓度优选相对于无机氧化物粒子120的浓度为0.3wt%~3wt%。

此外,作为无机氧化物粒子120,优选添加二氧化硅的粒子,作为分散剂粒子127,优选添加聚乙烯吡咯烷酮的粒子。

在本实施方式的锂离子电池10的组装中,利用缝模涂敷机在被涂敷的未干燥的(未进行干燥处理的)状态的电极用浆料122上涂敷成为隔离件124a的隔离件用浆料124。即,由于利用涂敷装置(锂离子电池的制造装置)的涂敷部来涂敷电极用浆料122和隔离件用浆料124,因此能够在同一涂敷工序内进行浆料的涂敷。

结果,不必追加用于涂敷隔离件用浆料的新工序。

因此,在锂离子电池10的组装中,能够抑制制造成本的增加。

另外,在未干燥的电极用浆料122上涂敷了隔离件用浆料124的情况下,产生电极用浆料122和隔离件用浆料124同时存在的混合层。若上述混合层的厚度增加则容易产生短路,因此需要使混合层的厚度变薄。为了使混合层的厚度变薄,将缝模涂敷机的涂敷间隙增大为浆料的涂敷膜厚度的2倍以上,并且需要进行低压下的涂敷。

另一方面,在增大了涂敷间隙的情况下,为了维持涂敷膜的稳定性(膜厚的均匀性),需要降低浆料的粘度,但是在降低了浆料的粘度的情况下,容易产生浆料中的微粒子的凝聚。

因此,在本实施方式的隔离件用粉体、隔离件用浆料124中,通过在降低了浆料的粘度的范围内添加分散剂(分散剂粒子127),从而能够实现能够谋求涂敷膜的膜厚的均匀化的稳定的涂敷。

具体来说,将隔离件用浆料124的粘度设为大于0pa·s且为3pa·s以下的低粘度。并且,作为分散剂粒子127,优选添加聚乙烯吡咯烷酮的粒子。

由此,能够减少浆料的涂敷不均而提高涂敷膜的稳定性(膜厚的均匀性)。结果,能够提高隔离件124a的可靠性。

此外,在隔离件用粉体、隔离件用浆料124中添加聚乙烯吡咯烷酮的粒子作为分散剂粒子127,从而能够使基于电极用浆料122和隔离件用浆料124的混合层的厚度变薄,能够抑制短路的产生。

此外,在本实施方式的隔离件用粉体、隔离件用浆料124中,作为耐热性微粒子,添加无机氧化物粒子120。例如,作为无机氧化物粒子120,添加二氧化硅的粒子。由此,能够提高隔离件124a的耐热性从而提高隔离件124a的可靠性。

此外,无机氧化物粒子120由于在分子内不包含水,所以能够减轻干燥处理后的隔离件124a的表面处的水分吸附。由此,能够提高隔离件124a的可靠性。

以上,基于实施方式具体说明了由本发明者们完成的发明,但是本发明并不限定于所述实施方式,当然可以在不脱离其要旨的范围内进行各种变更。

例如,在上述实施方式中,说明了在锂离子电池10的制造工序中,由第1涂敷部108涂敷电极用浆料(电极材料)122(第1涂敷),并且连续地由第2涂敷部109涂敷隔离件用浆料(绝缘材料)124(第2涂敷)的情况,但是也可以一起进行电极用浆料122的涂敷和隔离件用浆料124的涂敷。例如,也可以使用一体地形成有两个喷嘴的缝模涂敷机,从该缝模涂敷机同时滴下电极用浆料122和隔离件用浆料124来进行电极用浆料122和隔离件用浆料124的涂敷。

此外,在上述实施方式中,列举锂离子电池为例说明了本申请发明的技术思想,但是本申请发明的技术思想并不限定于锂离子电池,能够广泛应用于具备正极、负极、以及将正极和负极电气分离的隔离件的蓄电器件(例如,电池、电容器等)。

符号说明

10:锂离子电池

110、110a、110b:电极箔(金属箔)

120:无机氧化物粒子

122、122a、122b:电极用浆料(电极材料)

124:隔离件用浆料(绝缘材料)

124a:隔离件

125、125a、125b:电极片

126:电极膜(正极层、负极层)

127:分散剂粒子

128:粘结剂

129:溶剂。

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