本发明涉及具备具有正极板以及负极板的电极体的蓄电元件以及蓄电元件的制造方法。
背景技术:
以往,锂离子二次电池等蓄电元件例如具有层叠了正极板、负极板以及在正极板以及负极板之间配置的间隔件的电极体。以往,关于这样的具有层叠了正极板、负极板以及间隔件的结构的电极体,公开了关于防止正极板和负极板短路的技术。
例如,在专利文献1中,公开了一种包含绝缘层的锂离子二次电池,其中,该绝缘层以覆盖在正极板以及负极板中的至少一个的电极活性物质层的两端部形成的突出部的至少一个的方式形成。在该锂离子二次电池中,上述绝缘层包含规定形状的贯通孔。通过这种结构,即便在形成了绝缘层的区域,正极活性物质层也能参加反应。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-40878号公报
技术实现要素:
发明要解决的课题
例如,在正极板的未形成复合材料层的端部(未涂敷活性物质部)形成绝缘层的情况下,从防止正极板以及负极板之间的短路的观点出发,不在绝缘层和复合材料层之间形成间隙是重要的。因此,期望沿着复合材料层的端缘高精度地形成绝缘层,但是,在正极板的长度方向的整个区域使绝缘层和复合材料层的端缘无间隙地相邻实际上是困难的。
考虑上述以往的问题,本发明的目的在于提供一种具备具有正极板以及负极板的电极体且高品质的蓄电元件及其制造方法。
用于解决问题的手段
为了达成上述目的,本发明的一方式所涉及的蓄电元件是具备具有正极板以及负极板的电极体的蓄电元件,所述正极板或者所述负极板具有:导电性的基材层;在所述基材层上形成的复合材料层;和绝缘层,至少一部分在所述复合材料层的作为包含端缘的部分的端缘部上以及所述基材层上连续地形成,所述绝缘层在所述复合材料层的所述端缘部的上方形成有凹凸部。
发明效果
根据本发明,能够提供一种具备具有正极板以及负极板的电极体且高品质的蓄电元件。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的蓄电元件的外观的立体图。
图2是表示在实施方式所涉及的蓄电元件的容器内配置的结构要素的立体图。
图3是表示实施方式所涉及的电极体的结构概要的立体图。
图4是表示实施方式所涉及的电极体的结构概要的剖视图。
图5是表示实施方式所涉及的正极复合材料层以及绝缘层的截面形状例的图。
图6是表示实施方式所涉及的正极复合材料层以及绝缘层的结构例的图。
图7是用于对实施方式所涉及的蓄电元件的制造方法的一部分进行说明的图。
具体实施方式
本申请的发明人们对通过以与复合材料层的端缘重叠的方式形成绝缘层来消除绝缘层和复合材料层之间的间隙进行了研究。但是,在这种情况下,例如,有时由于绝缘层的透明度低,很难确认复合材料层的端缘的位置。在电极体具有的极板中,复合材料层是否形成在与设计相符的位置以及范围对电极体性能的影响很大。因此,例如,从管理电极体(具备电极体的蓄电元件)的品质的观点出发,在经过形成绝缘层等工序后,确认复合材料层的端缘的位置是重要的。
考虑上述以往的问题,本发明的目的在于提供一种具备具有正极板以及负极板的电极体且高品质的蓄电元件及其制造方法。
为了达成上述目的,本发明的一方式所涉及的蓄电元件是具备具有正极板以及负极板的电极体的蓄电元件,所述正极板或者所述负极板具有:导电性的基材层;在所述基材层上形成的复合材料层;和绝缘层,至少一部分在所述复合材料层的作为包含端缘的部分的端缘部上以及所述基材层上连续地形成,所述绝缘层在所述复合材料层的所述端缘部的上方形成有凹凸部。
根据该结构,在极板(正极板或者负极板,以下相同)中,在基材层上形成的绝缘层的一部分被配置成覆盖复合材料层的端缘部。换句话说,绝缘层的一部分与复合材料层的端缘部重叠。因此,能够以比较容易的工序在绝缘层和复合材料层之间不形成间隙地进行绝缘层的形成。由此,使防止正极板和负极板短路更可靠化。
进而,在绝缘层的与复合材料层的端缘部重叠的部分形成有凹凸部。因此,例如,在从与绝缘层的厚度方向交叉的方向来向绝缘层照射光的情况下,在该重叠的部分会产生基于凹凸部的阴影。其结果是,即便在由透明度低的材料形成绝缘层的情况下,也容易确认绝缘层的端缘。例如,即便在为了防止绝缘层的收缩或者剥离而减少绝缘层的材料中的粘合剂的比例从而绝缘层的透明度降低的情况下,也能够确认绝缘层的端缘的位置。
这样,本方式所涉及的蓄电元件是具备具有正极板以及负极板的电极体且高品质的蓄电元件。
此外,在本发明的一方式所涉及的蓄电元件中,所述绝缘层的所述凹凸部可以沿着所述复合材料层的所述端缘部处的凹凸形状而形成。
根据该结构,例如,可通过将包含树脂的材料涂敷在复合材料层的端缘部从而形成绝缘层的凹凸部。因此,凹凸部的位置与端缘部的位置的一致度很高。此外,构成绝缘层的材料进入复合材料层的端缘部的凹凸并固化而形成绝缘层,因此,还可实现抑制绝缘层与复合材料层的端缘部剥离的效果。
此外,在本发明的一方式所涉及的蓄电元件中,所述复合材料层含有多个活性物质粒子以及粘合剂,所述绝缘层含有多个粒子以及粘合剂,所述多个粒子的平均粒径可以设为比所述多个活性物质粒子的平均粒径还小。
根据该结构,复合材料层所含有的活性物质粒子的粒径比较大,因此,只经过在基材层形成复合材料层的工序,即可在复合材料层的表面形成比较大的凹凸。其结果是,在复合材料层的上方形成的凹凸部中的凸的高度或者凹的深度例如成为使得产生视觉上可辨识的阴影的程度的大小。
此外,在本发明的一方式所涉及的蓄电元件中,所述绝缘层中含有的所述粒子与所述粘合剂的重量的比率可以设为80∶20~95∶5中的任意比率。
根据该结构,例如,可以降低发生绝缘层的剥落等不良情况的可能性。
此外,本发明的一方式所涉及的蓄电元件的制造方法为上述任一方式所涉及的蓄电元件的制造方法,包括:光照射工序,从与所述绝缘层的厚度方向交叉的方向,向所述绝缘层照射光;和确定工序,利用通过在所述光照射工序中照射的光而在所述凹凸部产生的阴影的位置,确定所述复合材料层的所述端缘的位置。
根据该方法,通过从平行或者斜方向绝缘层照射光,从而能够确定在绝缘层下存在的复合材料层的端缘的位置。换句话说,对于通过以绝缘层的一部分与复合材料层的端缘部重叠的方式形成绝缘层来防止了绝缘层和复合材料层的间隙中的基材层的露出的极板而言,即便在绝缘层不透明的情况下,也能够高效地确定被绝缘层覆盖的复合材料层的端缘的位置。因此,例如在电极体的制造工序中,能够确认是否高精度地进行了复合材料层的形成等。即,根据本方式所涉及的蓄电元件的制造方法,能够提供高品质的蓄电元件。
以下,一边参照附图,一边对本发明的实施方式所涉及的蓄电元件进行说明。需要说明的是,各图是示意图,不一定是严格进行图示的图。
此外,以下说明的实施方式表示本发明的一个具体示例。以下实施方式所表示的形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接方式、制造工序的顺序等是一个例子,不是限定本发明的意思。此外,关于在以下实施方式中的结构要素中的表示最上位概念的独立权利要求所记载的结构要素,作为任意的结构要素来说明。
首先,使用图1以及图2,对实施方式所涉及的蓄电元件10进行全面说明。
图1是表示实施方式所涉及的蓄电元件10的外观的立体图。图2是表示在实施方式所涉及的蓄电元件10的容器内配置的结构要素的立体图。具体地说,图2是将容器100的盖体110与主体111分离来表示蓄电元件10的立体图。
蓄电元件10是能够充电和放电的二次电池,更具体地说,是锂离子二次电池等非水电解质二次电池。例如,蓄电元件10应用于电动汽车(ev)、混合动力汽车(hev)或者插电式混合动力汽车(phev)。需要说明的是,蓄电元件10不限定于非水电解质二次电池,可以是非水电解质二次电池以外的二次电池,也可以是电容器。蓄电元件10可以是即便使用者不充电也能够使用储存的电力的一次电池。此外,关于蓄电元件10的形状,不限定于方形,也可以是例如圆筒型等其他形状。
如图1所示,蓄电元件10具备容器100、正极端子200和负极端子300。此外,如图2所示,在容器100的内部收纳有正极集电体120、负极集电体130和电极体400。
需要说明的是,蓄电元件10除上述结构要素外还可以具备在正极集电体120以及负极集电体130的侧面配置的隔离物、在容器100内的压力上升时用于释放该压力的排气阀、或者包入电极体400等的绝缘膜等。此外,在蓄电元件10的容器100的内部封入有电解液(非水电解质)等液体,但省略该液体的图示。需要说明的是,作为封入容器100的电解液,只要不损坏蓄电元件10的性能则不特别限定其种类,能够选择各种各样的电解液。
容器100由矩形筒状且具备底的主体111和作为闭塞主体111的开口的板状部件的盖体110构成。此外,容器100具有在将电极体400等收纳在内部后通过焊接盖体110和主体111等从而密封内部的结构。需要说明的是,盖体110以及主体111的材质并未特别限定,但是例如优选不锈钢、铝或铝合金等能够焊接的金属。
电极体400具备正极板、负极板和间隔件,是能够储存电力的部件。使用图3等在后面描述电极体400的详细结构。
正极端子200是经由正极集电体120与电极体400的正极电连接的电极端子。负极端子300是经由负极集电体130与电极体400的负极电连接的电极端子。换句话说,正极端子200以及负极端子300是用于将储存在电极体400中的电力导出到蓄电元件10的外部空间、并且为了将电力储存在电极体400中而将电力导入到蓄电元件10的内部空间的金属制电极端子。此外,正极端子200以及负极端子300隔着具有绝缘性的垫片(未图示)被安装到配置在电极体400的上方的盖体110。
正极集电体120配置在电极体400的正极和容器100的主体111的壁面之间,是与正极端子200和电极体400的正极电连接的具备导电性和刚性的部件。
负极集电体130配置在电极体400的负极和容器100的主体111的壁面之间,是与负极端子300和电极体400的负极电连接的具备导电性和刚性的部件。
具体地说,正极集电体120以及负极集电体130固定在盖体110。此外,正极集电体120与电极体400的正极侧端部接合,负极集电体130与电极体400的负极侧端部接合。在容器100的内部,电极体400通过正极集电体120以及负极集电体130被保持为从盖体110悬吊的状态。
接下来,使用图3,对如以上那样构成的蓄电元件10所具备的电极体400的结构进行说明。
图3是表示实施方式所涉及的电极体400的结构概要的立体图。需要说明的是,在图3中,将层叠并卷绕的极板等要素一部分展开来图示。此外,在图3中被赋予符号w的单点划线表示电极体400的卷绕轴。卷绕轴w是成为卷绕极板等时的中心轴的假想的轴,在本实施方式中,是与穿过电极体400的中心的x轴平行的直线。
电极体400是具有正极板410以及负极板420的电极体的一例。在本实施方式中,如图3所示,间隔件450、负极板420、间隔件430和正极板410以此顺序层叠,并且卷绕而形成电极体400。此外,如图3所示,电极体400在与卷绕轴w正交的方向(在本实施方式中为z轴方向)上是扁平的形状。换句话说,在从卷绕轴w的方向观察的情况下,电极体400整体上是长圆形状,长圆形状的直线部分成为平坦的形状,而长圆形状的曲线部分成为弯曲的形状。因此,电极体400具有对置的一对扁平部(隔着卷绕轴w在z轴方向上对置的部分)和对置的一对弯曲部(隔着卷绕轴w在y轴方向上对置的部分)。
在本实施方式中,正极板410在由铝构成的长带状的金属箔(正极基材层411)的表面形成有包含正极活性物质的正极复合材料层414。负极板420在由铜构成的长带状的金属箔(负极基材层421)的表面形成包含负极活性物质的负极复合材料层424。关于正极活性物质以及负极活性物质的例子在后面描述。
此外,在本实施方式中,间隔件430以及450作为基材具有由树脂构成的微多孔性片。
在这样构成的电极体400中,更具体地说,正极板410和负极板420隔着间隔件430或者450在卷绕轴w的方向相互错开地被卷绕。而且,正极板410以及负极板420在各自的错开方向的端部具有作为基材层的未涂敷活性物质的部分的未涂敷活性物质部。
具体地说,正极板410在卷绕轴w的方向的一端(图3中为x轴方向正侧的端部)具有未涂敷正极活性物质的未涂敷活性物质部411a。此外,负极板420在卷绕轴w的方向的另一端(图3中为x轴方向负侧的端部)具有未涂敷负极活性物质的未涂敷活性物质部421a。
换句话说,正极侧端部由正极板410的露出的金属箔(未涂敷活性物质部411a)的层形成,负极侧端部由负极板420的露出的金属箔(未涂敷活性物质部421a)的层形成。正极侧端部与正极集电体120接合,负极侧端部与负极集电体130接合。在本实施方式中,作为这些接合方法,采用超声波接合。需要说明的是,作为电极体400和正极集电体120以及负极集电体130的接合方法,除超声波接合以外还可以采用电阻焊接或者嵌接接合等方法。此外,蓄电元件10所具备的电极体400的数量不限定于一个,也可以是两个以上。
在如上构成的电极体400中,在正极板410的包含正极复合材料层414和未涂敷活性物质部411a的交界的区域形成有绝缘层415。绝缘层415含有粘合剂和无机粒子等粒子。换句话说,正极板410具有以跨正极基材层411以及正极复合材料层414的方式配置的绝缘层415,由此,提高了防止正极板410和负极板420短路的可靠性。以下,使用图4~图6,对绝缘层415及其周边的构造进行说明。
图4是表示实施方式所涉及的电极体400的结构概要的剖视图。具体地说,在图4中,示出图3的iv-iv截面中的电极体400的正极侧的一部分。图5是表示正极复合材料层414以及绝缘层415的截面形状例的图,图6是表示正极复合材料层414以及绝缘层415的结构例的图。
如图4以及图5所示,本实施方式所涉及的蓄电元件10具备具有正极板410以及负极板420的电极体400。正极板410具有导电性的正极基材层411;在正极基材层411上形成的正极复合材料层414;和绝缘层415,至少一部分在正极复合材料层414的作为包含端缘的部分的端缘部414a上以及正极基材层411上连续地形成。
这样,在本实施方式中,以连续地覆盖正极基材层411的从正极复合材料层414突出的部分(未涂敷活性物质部411a)的一部分和正极复合材料层414的端缘部414a的方式形成有绝缘层415。由此,如图4所示,可以降低在厚度方向(z轴方向)上具有相互重叠的部分的未涂敷活性物质部411a与负极板420的电接触的可能性。换句话说,能更可靠地防止正极板410和负极板420的短路。
此外,以绝缘层415的一部分与正极复合材料层414的端缘重叠的方式形成绝缘层415,因此,不需要如使绝缘层415与正极复合材料层414之间没有间隙地相邻那样的要求高精度的工序。
此处,在本实施方式中,例如,如图5所示,正极复合材料层414的端缘部414a被绝缘层415覆盖,因此,很难确认端缘部414a所包含的端缘(图5中的正极复合材料层414的左端)的位置。
当然,通过提高绝缘层415含有的粘合剂(例如透明度高的树脂)的比例,能够视觉上辨识被绝缘层415覆盖的正极复合材料层414的端缘。然而,在这种情况下,由于粘合剂的含有比例高而会引起绝缘层415收缩,其结果是,容易产生正极板410的变形或者绝缘层415的剥离等不良情况。
因此,为了抑制发生上述不良情况的可能性,优选降低绝缘层415所含有的粘合剂的比例。换句话说,优选增加绝缘层415所含有的无机粒子等粒子的比例。例如,在绝缘层415中的氧化铝或者二氧化硅粒子的含有比例大的情况下,绝缘层415整体上成为白浊的状态,实际上很难从绝缘层415的外部确认正极复合材料层414的端缘的位置。
然而,在本实施方式中,例如,如图5所示,绝缘层415在正极复合材料层414的端缘部414a的上方形成有凹凸部415a。凹凸部415a是由排列配置的多个凹或者凸形成的部分,通过从斜方或者侧面照射光而出现基于多个凹或者凸的阴影。因此,利用由凹凸部415a产生的阴影,能够确认被绝缘层415覆盖的正极复合材料层414的端缘的位置。因此,具有不易产生变形或者剥离等不良情况的绝缘层415,并且,能够按照所希望的设计获得形成有正极复合材料层414的电极体400。需要说明的是,使用图7,在后面描述确认正极复合材料层414的端缘的位置的方法。
此外,绝缘层415的凹凸部415a是例如容易钩挂微小金属片等异物的形状。因此,绝缘层415还能够作为抑制异物向电极体400的内侧移动的部件而发挥作用。
进而,绝缘层415具有凹凸部415a从而表面积增加,因此,电解液容易渗入。由此,例如,能抑制由于存在绝缘层415而导致的电解液向电极体400的渗入量的降低。
此外,在本实施方式中,绝缘层415的凹凸部415a沿着正极复合材料层414的端缘部414a处的凹凸形状而形成。换句话说,如图5所示,正极复合材料层414的端缘部414a的表面为凹凸形状,通过将包含粘合剂的材料从该表面上进行涂敷或者贴附等,从而可形成具有沿着端缘部414a的表面的凹凸形状的凹凸部415a的绝缘层415。
因此,凹凸部415a相对于端缘部414a的位置精度高。例如,图5中的凹凸部415a的左端的位置和正极复合材料层414的端缘(端缘部414a的左端)的位置在x轴方向上的一致度高。因此,能够高精度地确认正极复合材料层414的端缘的位置。此外,在绝缘层415的材料进入正极复合材料层414的端缘部414a的凹凸的状态下,绝缘层415被固定在端缘部414a,因此,例如还可实现抑制绝缘层415剥离的效果。
此处,本实施方式所涉及的正极复合材料层414以及绝缘层415各自含有粘合剂和粒子。具体地说,如图6示意性地所示,正极复合材料层414含有多个活性物质粒子414c以及粘合剂414b,绝缘层415含有多个粒子415c以及粘合剂415b。此外,多个粒子415c的平均粒径比多个活性物质粒子414c的平均粒径小。
即,由于活性物质粒子414c的粒径比较大,例如,只经过在正极基材层411上涂敷含有多个活性物质粒子414c以及粘合剂414b的材料的工序,即可在表面形成具有多个凹凸的正极复合材料层414。此外,绝缘层415所含有的粒子415c的粒径比较小,因此,在正极复合材料层414的端缘部414a上形成有绝缘层415的情况下,对于绝缘层415的位于正极复合材料层414的端缘部414a的上方的部分的形状而言,由正极复合材料层414的活性物质粒子414c的粒径的大小带来的影响占支配地位。其结果是,例如,凹凸部415a中的凸的高度或者凹的深度成为使得产生视觉上可辨识的阴影的程度的大小。
正极复合材料层414所含有的活性物质粒子414c的平均粒径是例如十几微米(μm)左右,绝缘层415所含有的粒子415c的平均粒径是例如1μm以下。换句话说,简单地说,正极复合材料层414所含有的活性物质粒子414c比绝缘层415所含有的粒子415c大十倍以上。
需要说明的是,绝缘层415所含有的粒子415c以及粘合剂415b的种类以及尺寸的具体示例如下所述。作为绝缘层415所含有的粒子415c例示平均粒径(中值粒径(d50))是0.7±0.16μm,比表面积是4.5±0.5m2/g的al2o3。此外,作为粘合剂415b例示数均分子量约50万的聚偏氟乙烯(pvdf)。
此处,绝缘层415中含有的粒子415c与粘合剂415b的重量的比率优选在规定范围内。具体地说,当粘合剂415b的比例比20%多时,例如,绝缘层415容易卷曲从而剥落。此外,当粘合剂415b的比例比5%小时,例如,绝缘层415容易变成粉末。因此,绝缘层415所含有的粒子415c和粘合剂415b的比率优选80∶20~95∶5的任意比率。在本实施方式中,绝缘层415中含有的粒子415c与粘合剂415b的重量的比率为大约90∶10。
此外,作为在正极复合材料层414中作为活性物质粒子414c而含有的正极活性物质,例如,能够从由lixmoy(m表示至少一种过渡金属)表示的复合氧化物(lixcoo2、lixnio2、lixmn2o4、lixmno3、lixniyco(1-y)o2、lixniymnzco(1-y-z)o2、lixniymn(2-y)o4等)、或者由liwmex(xoy)z(me至少表示一种过渡金属,x是例如p、si、b、v)表示的聚阴离子化合物(lifepo4、limnpo4、linipo4、licopo4、li3v2(po4)3、li2mnsio4、li2copo4f等)进行选择。此外,这些化合物中的元素或者聚阴离子的一部分可以由其他元素或者阴离子种来置换,还可以在表面覆盖zro2、mgo、al2o3等金属氧化物、碳。进而,可以例举二硫化物、聚吡咯、聚苯胺、聚对苯乙烯、聚乙炔、多并苯类材料等导电性高分子化合物,类石墨结构的碳质材料等,但不限定于这些材料。此外,这些化合物可单独使用,也可以两种以上混合使用。
此外,绝缘层415所含有的粒子415c例如是无机粒子。作为该无机粒子,例如,可以例举氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化镁、二氧化铈、氧化钇、氧化锌、氧化铁、钡钛氧化物、氧化铝-二氧化硅复合氧化物等氧化物;氮化硅、氮化钛、氮化硼、氮化铝等氮化物;氟化钙、氟化钡、硫酸钡等难溶性离子晶体;硅、金刚石等共价晶体;碳化硅、碳酸钙、硫酸铝、氢氧化铝、钛酸钾、滑石、高岭土粘土、高岭石、埃洛石、叶蜡石、蒙脱土、绢云母、云母、镁绿泥石、膨润土、石棉、沸石、硅酸钙、硅酸镁、勃姆石、磷灰石、莫来石、尖晶石、橄榄石等或者包含这些的化合物等。此外,上述无机物可以是通过具有电绝缘性的材料(例如,构成上述电绝缘性的无机粒子的材料)对sno2、铟锡氧化物(ito)等氧化物、炭黑、石墨等碳质材料等的导电性粒子的表面进行表面处理而使其具有电绝缘性的粒子。需要说明的是,绝缘层415所含有的粒子415c可以是有机系粒子。
此外,绝缘层415所含有的粘合剂是水系或者非水系的粘合剂,正极复合材料层414所含有的粘合剂是例如与绝缘层415所含有的粘合剂相同极性的粘合剂。例如,在绝缘层415含有水系粘合剂的情况下,正极复合材料层414也含有水系粘合剂。此外,在绝缘层415含有非水系粘合剂的情况下,正极复合材料层414也含有非水系粘合剂。
此处,水系粘合剂是分散或者溶解于水的粘合剂。作为水系粘合剂,优选在20℃下相对于100质量份的水而溶解1质量份以上的水溶性粘合剂(溶解于水的水系粘合剂)。例如,作为水系粘合剂,优选选自由聚环氧乙烷(聚乙二醇)、聚环氧丙烷(聚丙二醇)、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯(ptfe)、苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)、聚烯烃、腈-丁二烯橡胶、纤维素构成的群的至少一种材料,更优选选自由聚环氧乙烷(聚乙二醇)、聚环氧丙烷(聚丙二醇)、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸构成的群的至少一种水溶性粘合剂。
此外,非水系粘合剂是水溶性比水系粘合剂低的粘合剂(溶剂系粘合剂)。作为非水系粘合剂,优选在20℃下相对于100质量份的水而溶解小于1质量份的材料。例如,作为非水系粘合剂,可以例举pvdf、偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、乙烯和乙烯醇的共聚物、聚丙烯腈、聚磷腈、聚硅氧烷、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、纤维素和壳聚糖吡咯烷酮羧酸盐的交联聚合物、甲壳质或者壳聚糖的衍生物等。作为壳聚糖的衍生物,可以例举将壳聚糖进行甘油基化而得到的高分子化合物、壳聚糖的交联体等。
此外,在正极复合材料层414含有非水系粘合剂的情况下,作为该非水系粘合剂,在粘合性优异或者电阻低的方面,优选选自由聚偏氟乙烯、乙烯和乙烯醇的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯构成的群的至少一种材料。
需要说明的是,在本实施方式中,在正极板410设置了绝缘层415,但可以除正极板410以外还在负极板420设置绝缘层415,或者,可以取代正极板410而在负极板420设置绝缘层415。
在负极板420中,在负极基材层421上形成的负极复合材料层424含有活性物质粒子和粘合剂。负极复合材料层424中作为活性物质粒子而含有的负极活性物质,例如,除锂金属、锂合金(锂-铝、锂-铅、锂-锡、锂-铝-锡、锂-镓以及伍德合金等含有锂金属的合金)以外,还可以例举能够吸藏/释放出锂的合金、碳材料(例如石墨、难石墨化碳、易石墨化碳、低温烧成碳、无定形碳等)、金属氧化物、锂金属氧化物(li4ti5o12等)、聚磷酸化合物等。其中,特别优选石墨、难石墨化碳、易石墨化碳。这些可以单独使用一种,也可以按照任意的组合以及比率并用两种以上。
此外,作为负极复合材料层424所含有的粘合剂,可以采用与正极复合材料层414所使用的粘合剂相同的粘合剂。
接下来,在具有上述结构的电极体400的制造工序中,使用图7,对确认复合材料层(在本实施方式中为正极复合材料层414)的端缘的位置的方法进行说明。
图7是用于说明实施方式所涉及的蓄电元件10的制造方法的一部分的图。具体地说,在图7中,示意性地示出在制造设置于蓄电元件10的电极体400时用于确认正极复合材料层414的端缘的位置的方法。
本实施方式所涉及的蓄电元件10的制造方法包括:光照射工序,从与绝缘层415的厚度方向交叉的方向,向绝缘层415照射光;和确定工序,利用通过在光照射工序中照射的光而在凹凸部415a产生的阴影的位置,确定正极复合材料层414的端缘的位置。
例如,如图7(a)所示,沿着正极板410的长度方向(y轴方向),向绝缘层415照射光500。其结果是,如图7(b)所示,在俯视绝缘层415的情况下,绝缘层415被明确地区别识别为阴影区域520和非阴影区域510。需要说明的是,阴影区域520是可观察到基于凹凸部415a中的多个凹或者凸的阴影的区域。此外,非阴影区域510是由于几乎平坦而几乎不产生阴影的区域。
因此,容易确定阴影区域520和非阴影区域510的交界位置(例如,计测从正极基材层411的左端到该位置的距离)。此外,该位置与被绝缘层415覆盖的正极复合材料层414的端缘的位置一致(也包含大致一致)。因此,容易进行正极复合材料层414的端缘的位置的确定(测定从基准位置的距离等)。
由此,能够使绝缘层415的一部分与正极复合材料层414重叠地形成绝缘层415,并且,容易进行是否高精度地形成了正极复合材料层414的确认。此外,作为绝缘层415的材料,能够选择粘合剂的含有比例比较小的材料(透明度低的材料),由此,能抑制正极板410的变形或者绝缘层415的剥离等。因此,根据本实施方式所涉及的蓄电元件10的制造方法,能够获得高品质的蓄电元件10。
需要说明的是,上述光照射工序以及确定工序,在例如在正极基材层411上形成正极复合材料层414以及绝缘层415后且在卷绕正极板410等要素前执行。此外,上述光照射工序以及确定工序可以在正极板410的长度方向的整个区域进行,也可以按规定的长度进行。
此外,绝缘层415不是必须白浊,但是,绝缘层415由于含有二氧化硅等的粒子而白浊的情况,从在凹凸部415a中产生的阴影的清晰性的角度出发是有利的。
此外,光500的照射方向不需要与正极板410的长度方向(y轴方向)平行。但是,如果考虑光500的照射的目的是确定正极复合材料层414的未涂敷活性物质部411a侧的端缘,则优选光500的照射方向是与x轴方向正交且与厚度方向(z轴方向)交叉的方向。
此外,在正极复合材料层414的未重叠绝缘层415的区域(图7(b)中为复合材料露出区域530),由于表面也存在凹凸而会产生阴影。但是,正极复合材料层414是偏黑色,因此,复合材料露出区域530整体上偏黑,被视觉辨识为低对比度的区域。因此,通过向绝缘层415照射光500,从而能够确定正极复合材料层414的端缘的位置,同时,还能进行绝缘层415的与未涂敷活性物质部411a相反的一侧(x轴方向负侧)的端缘的确认。由此,例如,能够确认绝缘层415的短边方向的宽度(x轴方向的宽度)是否为与设计相符的值等。
此外,基于向绝缘层415照射光500而确定正极复合材料层414的端缘的位置(上述确定工序)可以通过人进行视觉辨识来执行,此外,也可以通过使用相机等光学装置而自动地进行。
(其他实施方式)
以上,基于实施方式,对本发明所涉及的蓄电元件以及其制造方法进行了说明。然而,本发明不限定于上述实施方式。只要不脱离本发明的主旨,对上述实施方式实施本领域技术人员能够想到的各种变形、或者组合上述说明的多个结构要素而构建的方式也包含在本发明的范围内。
例如,在上述实施方式中,如图4等所示,绝缘层415只覆盖正极复合材料层414的未涂敷活性物质部411a侧的端缘部414a,但是,绝缘层415可以覆盖正极复合材料层414的整个区域(包含大致整个区域)。由此,在正极复合材料层414的整个区域,防止与负极板420短路的可靠性进一步提高。
换句话说,绝缘层415只要至少一部分在正极(或者负极)复合材料层的作为包含端缘的部分的端缘部上以及正极(或者负极)基材层上连续地形成即可。
此外,可以在正极基材层411的涂敷正极复合材料的面设置底涂层等提高正极基材层411和正极复合材料层414的粘结性的层。关于负极板420也同样,可以在负极基材层421的涂敷负极复合材料的面设置底涂层等提高负极基材层421和负极复合材料层424的粘结性的层。
此外,在上述实施方式中,正极复合材料层414含有与绝缘层415相同极性的粘合剂,但是,正极复合材料层414可以含有与绝缘层415不同极性的粘合剂。
此外,蓄电元件10具备的电极体不一定是卷绕型。蓄电元件10例如可以具备将平板状极板层叠而成的层叠型电极体。此外,蓄电元件10例如可以具备具有通过反复外折和内折长带状极板而层叠为蛇腹状的构造的电极体。在任一情况下都具有正极板以及负极板隔着间隔件而层叠的构造,因此,正极板或者负极板具备覆盖未涂敷活性物质部和复合材料层的端缘部的绝缘层,从而能够提高防止正极板和负极板短路的可靠性。此外,绝缘层在复合材料层的端缘部的上方形成有凹凸部,从而如上所述,能够容易进行复合材料层的端缘的位置的确认。
此外,任意组合上述实施方式所记载的结构而构筑的方式也包含在本发明的范围内。
此外,本发明不仅能够作为上述说明的蓄电元件来实现,还能作为该蓄电元件具备的电极体400来实现。此外,本发明还能够作为具备多个该蓄电元件的蓄电装置来实现。
产业上的可利用性
本发明能够应用于锂离子二次电池等蓄电元件等。
符号说明
10蓄电元件
100容器
110盖体
111主体
120正极集电体
130负极集电体
200正极端子
300负极端子
400电极体
410正极板
411正极基材层
411a、421a未涂敷活性物质部
414正极复合材料层
414a端缘部
414b、415b粘合剂
414c活性物质粒子
415绝缘层
415a凹凸部
415c粒子
420负极板
421负极基材层
424负极复合材料层
430、450间隔件
500光
510非阴影区域
520阴影区域
530复合材料露出区域