电极的制造方法、电极和电池与流程

文档序号:20889914发布日期:2020-05-26 17:50阅读:241来源:国知局
电极的制造方法、电极和电池与流程

本发明涉及电极的制造方法、电极和电池。



背景技术:

锂离子电池所使用的电极通常主要由电极活性物质层和集电体层构成。这种电极可通过在铝箔、铜箔等集电体层的表面涂布包含电极活性物质的电极浆料并干燥来制作。

此处,作为在集电体层的表面涂布电极浆料的方法,已知间歇涂布法。间歇涂布法是在带状的集电体层的长度方向上交替形成电极浆料的涂布部和非涂布部的方法。电极浆料的非涂布部作为例如用于与端子连接的极耳来使用。

作为电极的间歇涂布法的相关技术,可列举出例如专利文献1(日本特开平11-260354号公报)中记载的技术。

专利文献1中记载了一种电池的制造方法,其特征在于,在使用具有集电体和间歇形成至上述集电体上的活性物质层的电极来制造电池时,具有如下工序:将含有电池用活性物质、粘结剂和有机溶剂的涂料连续涂布在上述集电体上而形成活性物质层的工序;在上述活性物质层的与间歇部对应的部分形成非固化区域的工序;以及去除上述非固化区域而在上述活性物质层形成间歇部的工序。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平11-260354号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

根据本发明人等的研究可明确:使用间歇涂布法而制作的电极在其后的切割工序中容易产生毛刺。

本发明是鉴于上述情况而进行的,提供能够抑制毛刺产生的电极的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明人等针对在切割工序中产生毛刺的原因进行了深入研究。其结果发现:使用间歇涂布法而制作的电极容易在涂布终端部发生凹凸结构的拖尾,容易在该凹凸结构的切割部位产生毛刺。

本发明人等基于上述见解而进一步反复研究。其结果发现:通过在电极的切割预定部位处的上述凹凸结构上设置保护层,从而能够抑制毛刺的产生,由此完成本发明。

本发明是基于这种见解而提出的。

即,根据本发明,提供以下所示的电极的制造方法、电极和电池。

根据本发明,提供一种电极的制造方法,其为具备集电体层和电极活性物质层的电极的制造方法,其包括:

准备层叠体的工序(a),所述层叠体具备上述集电体层、以及设置于上述集电体层的至少一面且至少一边包含凹凸结构的平面形状的电极活性物质层;以及

将上述层叠体切割成规定的大小而得到上述电极的工序(b),

上述层叠体还具备以覆盖上述工序(b)中的上述层叠体的切割预定部位与形成有上述凹凸结构的上述一边的交点的方式形成的保护层。

另外,根据本发明,提供一种电极,其具备:

集电体层;

电极活性物质层,其设置于上述集电体层的至少一面且至少一边包含凹凸结构的平面形状;以及

保护层,其以覆盖包含上述凹凸结构的上述一边的端部的方式形成。

此外,根据本发明,提供一种具备上述电极的电池。

发明效果

根据本发明,可提供毛刺的产生受到抑制的电极。

附图说明

通过下述优选实施方式及其附带的下述附图来进一步明确上述目的和其它目的、特征和优点。

图1是表示本发明所述的实施方式的层叠体的构成的一例的俯视图。

图2是表示本发明所述的实施方式的电极的构成的一例的俯视图。

图3是表示本发明所述的实施方式的层叠型电池的构成的一例的示意图。

具体实施方式

以下,针对本发明的实施方式,使用附图进行说明。需要说明的是,在所有附图中,对相同的构成要素标注相同的符号,省略适当说明。此外,附图为示意图,与实际的尺寸比率不同。此外,数值范围的“a~b”只要没有特别说明就表示a以上且b以下。

<电极和电极的制造方法>

以下,针对本实施方式所述的电极100和电极100的制造方法进行说明。

图1是表示本发明所述的实施方式的层叠体150的构成的一例的俯视图。图2是表示本发明所述的实施方式的电极100的构成的一例的俯视图。

本实施方式所述的电极100的制造方法是具备集电体层101和电极活性物质层103的电极的制造方法,至少包括下述工序(a)和工序(b)这两个工序。

(a)准备层叠体150的工序,所述层叠体150具备集电体层101、以及设置于集电体层101的至少一面且至少一边103a包含凹凸结构103b的平面形状的电极活性物质层103;

(b)将层叠体150切割成规定的大小而得到电极100的工序;

并且,层叠体150还具备以覆盖工序(b)中的层叠体150的切割预定部位150a与形成有凹凸结构103b的一边103a的交点x的方式形成的保护层105。

此外,如图2所示那样,本实施方式所述的电极100具备:集电体层101;设置于集电体层101的至少一面且至少一边103a包含凹凸结构103b的平面形状的电极活性物质层103;以及以覆盖包含凹凸结构103b的一边103a的端部的方式形成的保护层105。

此处,本实施方式所述的电极100没有特别限定,例如为锂离子一次电池、锂离子二次电池等锂离子电池用电极(正极、负极)。

如上所述,根据本发明人等的研究可明确:使用间歇涂布法而制作的电极在其后的切割工序中容易产生毛刺。

本发明人等针对在切割工序中产生毛刺的原因进行了深入研究。其结果发现:使用间歇涂布法而制作的电极容易在涂布终端部发生凹凸结构的拖尾,容易在该凹凸结构的切割部位产生毛刺。

此处,容易在凹凸结构的切割部位产生毛刺的原因尚不明确,可以考虑如下原因。首先,凹凸结构的拖尾部因电极活性物质层的比例少而容易通过高压压制来负担载荷,构成电极活性物质层的电极活性物质粒子向集电体层嵌入得更深。因此可以认为:拖尾部的集电体层的厚度变薄,且拖尾部的集电体层的强度变弱,因此,拖尾部的电极活性物质层容易脱落。其结果可以认为:在切割时,容易出现拖尾部的凹凸结构的凸部脱落而成的毛刺。此处,电极中产生的毛刺可能成为电池不良情况的原因,因此需要抑制毛刺的产生。

本发明人等基于上述见解而进一步反复研究。其结果发现:通过以覆盖工序(b)中的层叠体150的切割预定部位150a与形成有凹凸结构103b的一边103a的交点x的方式设置保护层105,从而能够有效地抑制切割工序中的毛刺的产生。

即,根据本实施方式所述的电极100的制造方法,通过在层叠体150的切割预定部位150a与形成有凹凸结构103b的一边103a的交点x上设置保护层105,能够有效地抑制上述工序(b)中的毛刺的产生。

如上所述,根据本实施方式所述的电极100的制造方法,能够提供毛刺的产生受到抑制的电极。

以下,针对电极100的构成和电极100的制造方法中的各工序,进行详细说明。

首先,针对构成本实施方式所述的电极活性物质层103的各成分进行说明。

电极活性物质层103包含电极活性物质,根据需要包含粘结剂树脂、导电助剂、增稠剂等。

本实施方式所述的电极活性物质层103所包含的电极活性物质可根据用途来适当选择。制作正极时使用正极活性物质,制作负极时使用负极活性物质。

作为正极活性物质,只要是能够在锂离子电池的正极中使用的通常的正极活性物质,就没有特别限定。可列举出例如锂-镍复合氧化物、锂-钴复合氧化物、锂-锰复合氧化物、锂-镍-锰复合氧化物、锂-镍-钴复合氧化物、锂-镍-铝复合氧化物、锂-镍-钴-铝复合氧化物、锂-镍-锰-钴复合氧化物、锂-镍-锰-铝复合氧化物、锂-镍-钴-锰-铝复合氧化物等锂与过渡金属的复合氧化物;tis2、fes、mos2等过渡金属硫化物;mno、v2o5、v6o13、tio2等过渡金属氧化物、橄榄石型锂磷氧化物等。

橄榄石型锂磷氧化物包含例如选自mn、cr、co、cu、ni、v、mo、ti、zn、al、ga、mg、b、nb和fe中的至少1种元素、锂、磷和氧。为了提高其特性,这些化合物可以将一部分元素部分地置换成其它元素。

这些之中,优选为橄榄石型锂铁磷氧化物、锂-镍复合氧化物、锂-钴复合氧化物、锂-锰复合氧化物、锂-镍-锰复合氧化物、锂-镍-钴复合氧化物、锂-镍-铝复合氧化物、锂-镍-钴-铝复合氧化物、锂-镍-锰-钴复合氧化物、锂-镍-锰-铝复合氧化物、锂-镍-钴-锰-铝复合氧化物。这些正极活性物质在工作电位高的基础上,容量也大,具有大能量密度。

正极活性物质可以仅单独使用一种,也可以组合使用两种以上。

作为负极活性物质,只要是能够在锂离子电池的负极中使用的通常的负极活性物质,就没有特别限定。可列举出例如天然石墨、人造石墨、树脂炭、碳纤维、活性炭、硬碳、软碳等碳材料;锂金属、锂合金等锂系金属材料;硅、锡等金属材料;聚并苯、聚乙炔、聚吡咯等导电性聚合物材料等。这些之中,优选为碳材料,特别优选为天然石墨、人造石墨等石墨质材料。

负极活性物质可以单独使用1种,也可以组合使用两种以上。

从抑制充放电时的副反应而抑制充放电效率降低的观点出发,电极活性物质的平均粒径优选为1μm以上,更优选为2μm以上,从输入输出特性、电极制作方面的观点(电极表面的平滑性等)出发,优选为100μm以下,更优选为50μm以下。此处,平均粒径是指基于激光衍射散射法的粒度分布(体积基准)中的累积值为50%时的粒径(中值粒径:d50)。

将电极活性物质层103的整体设为100质量份时,电极活性物质的含量优选为85质量份以上且99.8质量份以下。

本实施方式所述的电极活性物质层103所包含的粘结剂树脂可根据用途来适当选择。例如,可以使用能够溶解于溶剂的氟系粘结剂树脂、能够分散于水的水系粘结剂等。

作为氟系粘结剂树脂,只要能够进行电极成形且具有充分的电化学稳定性,就没有特别限定,可列举出例如聚偏氟乙烯系树脂、氟橡胶等。这些氟系粘结剂树脂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。这些之中,优选为聚偏氟乙烯系树脂。氟系粘结剂树脂可以溶解于例如n-甲基-吡咯烷酮(nmp)等溶剂来使用。

作为水系粘结剂,只要能够进行电极成形且具有充分的电化学稳定性,就没有特别限定,可列举出例如聚四氟乙烯系树脂、聚丙烯酸系树脂、苯乙烯-丁二烯系橡胶、聚酰亚胺系树脂等。这些水系粘结剂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。这些之中,优选为苯乙烯-丁二烯系橡胶。

需要说明的是,本实施方式中,水系粘结剂是指能够分散于水而形成乳液水溶液的粘结剂。

使用水系粘结剂时,可进一步使用增稠剂。作为增稠剂,没有特别限定,可列举出例如羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素等纤维素系聚合物和它们的铵盐及碱金属盐;聚羧酸;聚环氧乙烷;聚乙烯基吡咯烷酮;聚丙烯酸钠等聚丙烯酸盐;聚乙烯醇;等水溶性聚合物等。

将电极活性物质层103的整体设为100质量份时,粘结剂树脂的含量优选为0.1质量份以上且10.0质量份以下。若粘结剂树脂的含量在上述范围内,则电极浆料的涂布性、粘结剂的粘结性和电池特性的平衡更优异。

此外,若粘结剂树脂的含量为上述上限值以下,则电极活性物质的比例变大,单位电极质量的容量变大,因此优选。若粘结剂树脂的含量为上述下限值以上,则电极剥离受到抑制,因此优选。

作为本实施方式所述的电极活性物质层103所包含的导电助剂,只要使电极的导电性提高,就没有特别限定,可列举出例如炭黑、科琴黑、乙炔黑、天然石墨、人工石墨、碳纤维等。这些导电助剂可以单独使用1种,也可以组合使用两种以上。

将电极活性物质层103的整体设为100质量份时,导电助剂的含量优选为0.1质量份以上且5.0质量份以下。若导电助剂的含量在上述范围内,则电极浆料的涂布性、粘结剂的粘结性和电池特性的平衡更优异。

此外,若导电助剂的含量为上述上限值以下,则电极活性物质的比例变大,单位电极质量的容量变大,因此优选。若导电助剂的含量为上述下限值以上,则电极的导电性变得更良好,因此优选。

将电极活性物质层103的整体设为100质量份时,本实施方式所述的电极活性物质层103中的电极活性物质的含量优选为85质量份以上且99.8质量份以下。此外,粘结剂树脂的含量优选为0.1质量份以上且10.0质量份以下。此外,导电助剂的含量优选为0.1质量份以上且5.0质量份以下。

若构成电极活性物质层103的各成分的含量在上述范围内,则电极100的处理性与所得锂离子电池的电池特性的平衡特别优异。

电极活性物质层103的密度没有特别限定,在电极活性物质层103为正极活性物质层的情况下,例如,优选为2.0g/cm3以上且4.0g/cm3以下、更优选为2.4g/cm3以上且3.8g/cm3以下、进一步优选为2.8g/cm3以上且3.6g/cm3以下。此外,在电极活性物质层103为负极活性物质层的情况下,例如,优选为1.2g/cm3以上且2.0g/cm3以下、更优选为1.3g/cm3以上且1.9g/cm3以下、进一步优选为1.4g/cm3以上且1.8g/cm3以下。

若将电极活性物质层103的密度设为上述范围内,则在高放电倍率下使用时的放电容量提高,因此优选。

此处,电极活性物质层103的密度越高,则构成电极活性物质层103的电极活性物质粒子向集电体层101中嵌入得越深,因此,拖尾部的集电体层101的厚度变薄且集电体层101的强度变弱,因此,存在容易在切割工序中产生毛刺的倾向。但是,根据本实施方式所述的电极100的制造方法,即使电极活性物质层103的密度高,也能够有效地抑制切割工序中的毛刺的产生。

因此,从有效地抑制电极100的毛刺的产生且进一步提高所得锂离子电池的能量密度的观点出发,正极活性物质层的密度优选为3.0g/cm3以上、更优选为3.2g/cm3以上、特别优选为3.3g/cm3以上,负极活性物质层的密度优选为1.5g/cm3以上、更优选为1.6g/cm3以上。此外,从进一步抑制高温下的循环特性劣化的观点出发,正极活性物质层的密度优选为4.0g/cm3以下、更优选为3.8g/cm3以下、进一步优选为3.6g/cm3以下,并且,负极活性物质层的密度优选为2.0g/cm3以下、更优选为1.9g/cm3以下、进一步优选为1.8g/cm3以下。

电极活性物质层103的厚度没有特别限定,可根据期望的特性来适当设定。例如,从能量密度的观点出发,可设定得较厚,此外,从输出特性的观点出发,可设定得较薄。电极活性物质层103的厚度(单面厚度)可以在例如10μm以上且250μm以下的范围内适当设定,优选为20μm以上且200μm以下,更优选为30μm以上且150μm以下。

作为本实施方式所述的集电体层101,没有特别限定,作为正极集电体层,可以使用铝、不锈钢、镍、钛或它们的合金等。作为其形状,可列举出例如箔、平板状、网状等。可特别适合地使用铝箔。

此外,作为负极集电体层8,可以使用铜、不锈钢、镍、钛或它们的合金。作为其形状,可列举出箔、平板状、网状。可特别适合地使用铜箔。

正极集电体层的厚度没有特别限定,例如为1μm以上且30μm以下。此外,负极集电体层的厚度没有特别限定,例如为1μm以上且20μm以下。

此处,集电体层101的厚度越薄,则拖尾部的集电体层101的强度变得越弱,因此,存在容易在切割工序中产生毛刺的倾向。但是,根据本实施方式所述的电极100的制造方法,即使集电体层101的厚度薄,也能够有效地抑制切割工序中的毛刺的产生。

因此,从有效地抑制电极100的毛刺的产生且减少所得锂离子电池中的集电体层101的比例、使锂离子电池进一步高能量密度化的观点出发,正极集电体层的厚度优选小于25μm、更优选小于20μm、特别优选小于18μm,并且,负极集电体层8的厚度优选小于15μm、更优选小于12μm、特别优选小于10μm。

(工序(a))

首先,准备层叠体150,所述层叠体150具备集电体层101、以及设置于集电体层101的至少一面且至少一边103a包含凹凸结构103b的平面形状的电极活性物质层103。层叠体150还具备以覆盖工序(b)中的层叠体150的切割预定部位150a与形成有凹凸结构103b的一边103a的交点x的方式形成的保护层105。

这种层叠体150可通过进行下述工序来制作:例如,通过将用于形成电极活性物质层103的电极浆料一边沿着带状的集电体层101的长度方向间歇地涂布一边干燥,从而在集电体层101的至少一面上间歇地形成电极活性物质层103的工序(a1);以及以覆盖层叠体150的切割预定部位150a与形成有凹凸结构103b的一边103a的交点x的方式形成保护层105的工序(a2)。

此处,凹凸结构103b通过例如上述工序(a1)中的涂布终端部的拖尾来形成。

以下,针对层叠体150的制造方法进行说明。

首先,制备电极浆料。

电极浆料可通过将电极活性物质、根据需要的粘结剂树脂、导电助剂和增稠剂进行混合来制备。电极活性物质、粘结剂树脂和导电助剂的配合比率与电极活性物质层103中的电极活性物质、粘结剂树脂和导电助剂的含有比率相同,因此,此处省略说明。

电极浆料是使电极活性物质、根据需要的粘结剂树脂、导电助剂和增稠剂分散或溶解于溶剂而得的。

各成分的混合步骤没有特别限定,可通过例如将电极活性物质与导电助剂进行干式混合后,添加粘结剂树脂和溶剂并进行湿式混合而制备电极浆料。

此时,作为所用的混合机,可以使用球磨机、行星式混合器等公知的混合机,没有特别限定。

作为电极浆料中使用的溶剂,可以使用n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)等有机溶剂、水。

接着,通过将所得电极浆料一边沿着带状的集电体层101的长度方向间歇地涂布一边进行干燥而去除溶剂,从而在集电体层101的至少一面上间歇地形成电极活性物质层103。

将电极浆料涂布在集电体层101上的方法通常可以使用公知的方法。可列举出例如逆转辊法、直接辊法、刮板法、刮刀法、挤出法、幕帘法、凹版法、棒法、浸渍法和挤压法等。这些之中,从与电极浆料的粘性等物性和干燥性相匹配而能够获得涂布层的良好表面状态的观点出发,优选为刮板法、刮刀法、挤出法。

电极浆料可以仅涂布于集电体层101的单面,也可以涂布于两面。涂布于集电体层101的两面时,可以每个单面逐次涂布,也可以两面同时涂布。此外,可以在集电体层101的表面连续或间歇涂布。涂布层的厚度、长度、宽度可根据电池的大小来适当决定。

作为涂布在集电体层101上的电极浆料的干燥方法,没有特别限定,可列举出例如使用加热辊从集电体层101侧或已干燥的电极活性物质层103侧间接地加热电极浆料,使电极浆料干燥的方法;使用红外线、远红外线/近红外线的加热器等的电磁波,使电极浆料干燥的方法;从集电体层101侧或已干燥的电极活性物质层103侧吹送热风而将电极浆料间接地加热,使电极浆料干燥的方法等。

接着,可以将形成在集电体层101上的电极活性物质层103与集电体层101一同进行压制。作为压制方法,从能够提高线压,能够提高电极活性物质层103与集电体层101的密合性的观点出发,优选为辊压制。通过如此操作,电极活性物质层103与集电体层101的密合性提高,且能够提高电极活性物质层103的密度。

接着,以覆盖层叠体150的切割预定部位150a与形成有凹凸结构103b的一边103a的交点x的方式形成保护层105。

此处,保护层105可以以覆盖凹凸结构103b整体的方式形成,从生产率的观点出发,如图1所示那样,优选仅形成于上述交点x的附近。

作为保护层105,只要具有能够增强上述交点x的区域且在层叠体150的切割时防止凹凸结构103b脱落的强度,就没有特别限定,可列举出例如热塑性树脂层、电离辐射线固化型树脂层和热固化性树脂层等树脂层、由油墨形成的油墨层等。

作为形成热塑性树脂层的热塑性树脂,没有特别限定,可列举出例如聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯等(甲基)丙烯酸类树脂;聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃系树脂;聚碳酸酯树脂;氯乙烯系树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet);丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(abs树脂);丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂;聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等氟系树脂等。热塑性树脂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。

作为形成电离辐射线固化型树脂层的电离辐射线固化型树脂,没有特别限定,可列举出例如不饱和聚酯系树脂、丙烯酸酯系树脂、甲基丙烯酸酯系树脂、硅酮系树脂等。电离辐射线固化型树脂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。

此处,电离辐射线固化型树脂是指通过照射电离辐射线而发生固化的树脂。电离辐射线固化型树脂层的固化所使用的电离辐射线没有特别限定,可以使用对电离辐射线固化型树脂、添加至电离辐射线固化型树脂层中的光自由基聚合引发剂、增敏剂等发挥作用而使它们发生电离(自由基化),具有对于引发自由基聚合反应而言充分能量的电离辐射线。可以使用例如可见光线、紫外线、x射线、γ射线等电磁波;电子射线、α射线、β射线等电荷粒子射线等,从灵敏度、固化能力、照射装置(光源/射线源)的简便性等观点出发,优选为紫外线和电子射线。

作为形成热固化性树脂层的热固化性树脂,没有特别限定,可列举出例如三聚氰胺系树脂、酚醛系树脂、脲系树脂、环氧系树脂、氨基醇酸系树脂、聚氨酯系树脂、聚酯系树脂、硅酮系树脂等。热固化性树脂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。

作为形成油墨层的油墨,只要可形成具有能够增强上述交点x的区域且在层叠体150的切割时防止凹凸结构103b脱落的强度的油墨层,就没有特别限定,可以从公知的油墨中适当选择。

保护层105的厚度只要是能够增强上述交点x的区域且在层叠体150的切割时防止凹凸结构103b脱落的厚度,就没有特别限定,例如,优选为1μm以上且50μm以下、更优选为3μm以上且301μm以下。

保护层105可通过例如将用于形成树脂层、油墨层的树脂组合物、油墨涂布至上述交点x的附近,接着,使其干燥和/或固化来形成。

树脂组合物、油墨的涂布方法没有特别限定,可以使用例如凹版涂布法、模涂法、模唇涂布法、刀涂法、气刀涂布法、喷涂法、流涂法、辊涂法、浸涂法、喷墨法等涂布方法。这些方法可以单独使用,也可以组合使用。这些之中,从能够仅在上述交点x的附近连续形成保护层105的观点出发,优选为喷墨法。

(工序(b))

接着,可以将层叠体150切割成规定的大小而得到电极100。从层叠体150切出电极100的方法没有特别限定,可列举出例如与层叠体150的长度方向平行地切割而切出规定宽度的多个电极100的方法。还可根据用途冲切成规定的尺寸而得到电池用的电极100。

此处,层叠体150的切割方法没有特别限定,例如,可以使用由金属等制成的刀刃来切割层叠体150。

<电池>

图3是表示本发明所述的实施方式的层叠型电池50的构成的一例的示意图。

本实施方式所述的电池具备本实施方式所述的电极100。以下,针对本实施方式所述的电池,以电池为锂离子电池的层叠型电池50的情况作为代表例进行说明。

层叠型电池50具备正极1与负极6隔着间隔件20交替层叠多层而成的电池要素,这些电池要素与电解液(未图示)一同容纳至包含挠性膜30的容器中。呈现如下构成:电池要素电连接有正极端子11和负极端子16,正极端子11和负极端子16的一部分或全部被引出至挠性膜30的外部。

正极1在正极集电体层3的表背分别设置有正极活性物质的涂布部(正极活性物质层2)和未涂布部,负极6在负极集电体层8的表背设置有负极活性物质的涂布部(负极活性物质层7)和未涂布部。

将正极集电体层3中的正极活性物质的未涂布部制成用于与正极端子11连接的正极极耳10,将负极集电体层8中的负极活性物质的未涂布部制成用于与负极端子16连接的负极极耳5。

正极极耳10彼此在正极端子11上汇集,并与正极端子11一同利用超声波焊接等而相互连接,负极极耳5彼此在负极端子16上汇集,并与负极端子16一同通过超声波焊接等而相互连接。并且,正极端子11的一端被引出至挠性膜30的外部,负极端子16的一端也被引出至挠性膜30的外部。

在正极活性物质的涂布部(正极活性物质层2)与未涂布部的边界部4,可根据需要而形成绝缘部件,该绝缘部件不仅形成于边界部4,还形成于正极极耳10与正极活性物质这两者的边界部附近。

在负极活性物质的涂布部(负极活性物质层7)与未涂布部的边界部9,也可同样地根据需要而形成绝缘部件,可形成于负极极耳5与负极活性物质这两者的边界部附近。

通常,负极活性物质层7的外形尺寸大于正极活性物质层2的外形尺寸,且小于间隔件20的外形尺寸。

(含有锂盐的非水电解液)

本实施方式所使用的含有锂盐的非水电解液可根据电极活性物质的种类、锂离子电池的用途等而从公知物质中适当选择。

作为具体的锂盐的例子,可列举出例如liclo4、libf6、lipf6、licf3so3、licf3co2、liasf6、lisbf6、lib10cl10、lialcl4、licl、libr、lib(c2h5)4、cf3so3li、ch3so3li、lic4f9so3、li(cf3so2)2n、低级脂肪酸羧酸锂等。

作为溶解锂盐的溶剂,只要是作为使电解质溶解的液体而通常使用的溶剂,就没有特别限定,可列举出碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸乙甲酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(mec)、碳酸亚乙烯酯(vc)等碳酸酯类;γ-丁内酯、γ-戊内酯等内酯类;三甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷、二乙基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃等醚类;二甲基亚砜等亚砜类;1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环等氧戊环类;乙腈、硝基甲烷、甲酰胺、二甲基甲酰胺等含氮溶剂;甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等有机酸酯类;磷酸三酯、二甘醇二甲醚类;三甘醇二甲醚类;环丁砜、甲基环丁砜等环丁砜类;3-甲基-2-噁唑烷酮等噁唑烷酮类;1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、萘磺酸内酯等磺内酯类等。它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。

(容器)

本实施方式中,容器可以使用公知的部件,从电池轻量化的观点出发,优选使用挠性膜30。挠性膜30可以使用在成为基材的金属层的表背面设置有树脂层的膜。金属层可以选择具有防止电解液漏出、水分自外部侵入等的隔绝性的金属层,可以使用铝、不锈钢等。通过在金属层的至少一面设置改性聚烯烃等热熔接性树脂层,使挠性膜30的热熔接性树脂层彼此隔着电池要素而对置,并将容纳电池要素的部分的周围进行热熔接,由此形成外包装体。可以在成为与形成有热熔接性树脂层的面相反一侧的面的外装体表面设置尼龙膜、聚酯膜等树脂层。

(端子)

本实施方式中,正极端子11可以使用由铝、铝合金构成的端子,负极端子16可以使用铜、铜合金或者对它们实施镀镍而得的端子等。各个端子被引出至容器的外部,可以在各个端子中的位于将外包装体的周围进行热熔接的部分的部位预先设置热熔接性树脂。

(绝缘部件)

在活性物质的涂布部与未涂布部的边界部4、9形成绝缘部件时,可以使用聚酰亚胺、玻璃纤维、聚酯、聚丙烯或者在构成中包含它们的物质。通过对这些部件施加热而使其熔接于边界部4、9,或者将凝胶状的树脂涂布于边界部4、9并使其干燥,由此能够形成绝缘部件。

(间隔件)

本实施方式所述的间隔件20优选具备包含耐热性树脂作为主成分的树脂层。

此处,上述树脂层由作为主成分的耐热性树脂形成。此处,“主成分”是指树脂层中的比例为50质量%以上,是指:优选为70质量%以上、进一步优选为90质量%以上、可以为100质量%。

构成本实施方式所述的间隔件20的树脂层可以为单层,也可以为两种以上的层。

作为形成上述树脂层的耐热性树脂,可列举出选自例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸间苯二酯、聚间苯二甲酸对苯二酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、脂肪族聚酰胺、全芳香族聚酰胺、半芳香族聚酰胺、全芳香族聚酯、聚苯硫醚、聚对亚苯基苯并二噁唑、聚酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、氟系树脂、聚醚腈、改性聚苯醚等中的一种或两种以上。

这些之中,从耐热性、机械强度、伸缩性、价格等的平衡优异的观点出发,优选为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、脂肪族聚酰胺、全芳香族聚酰胺、半芳香族聚酰胺和全芳香族聚酯中的一种或两种以上,更优选为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、脂肪族聚酰胺、全芳香族聚酰胺和半芳香族聚酰胺中的一种或两种以上,进一步优选为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和全芳香族聚酰胺中的一种或两种以上,更进一步优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

构成本实施方式所述的间隔件20的树脂层优选为多孔性树脂层。由此,在锂离子电池发生异常电流、电池温度上升的情况等下,多孔性树脂层的微细孔发生闭塞而能够阻断电流的流通,能够避免电池的热失控。

从机械强度与锂离子传导性的平衡的观点出发,上述多孔性树脂层的孔隙率优选为20%以上且80%以下,更优选为30%以上且70%以下,特别优选为40%以上且60%以下。

孔隙率可以由下述式求出。

ε={1-ws/(ds·t)}×100

此处,ε:孔隙率(%)、ws:单位面积重量(g/m2)、ds:真密度(g/cm3)、t:膜厚(μm)。

本实施方式所述的间隔件20的平面形状没有特别限定,可根据电极、集电体的形状来适当选择,可以设为例如矩形。

从机械强度和锂离子传导性的平衡的观点出发,本实施方式所述的间隔件20的厚度优选为5μm以上且50μm以下。

以上,针对本发明的实施方式进行了说明,但这些是本发明的例示,也可以采用上述之外的各种构成。

此外,本发明不限定于上述实施方式,本发明包括在能够实现本发明目的的范围内的变形、改良等。

该申请要求以2017年10月19日申请的日本申请特愿2017-202717号作为基础的优先权,并将其全部公开内容援引至此。

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