二次电池的制造方法与流程

本发明涉及一种二次电池及其制造方法。另外，本发明涉及一种包括二次电池的便携式信息终端、车辆等。本发明的一个方式涉及一种物品、方法或者制造方法。此外，本发明涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置、电子设备或它们的制造方法。注意，在本说明书中，电子设备是指具有蓄电装置的所有装置，具有蓄电装置的电光装置、具有蓄电装置的信息终端装置等都是电子设备。注意，在本说明书中，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件以及装置。例如，锂离子二次电池等蓄电装置(也称为二次电池)、锂离子电容器及双电层电容器等都包括在蓄电装置的范畴内。

背景技术：

1、近年来，对锂离子二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置积极地进行了开发。尤其是，伴随手机、智能手机、笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机、医疗设备、混合动力汽车(hv)、电动汽车(ev)或插电式混合动力汽车(phv)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，高输出、高能量密度的锂离子二次电池的需求量剧增，作为能够反复充电的能量供应源，成为现代信息化社会的必需品。

2、锂离子二次电池使用包含钴酸锂(licoo2)或磷酸铁锂(lifepo4)等正极活性物质的正极、包含能够嵌入和脱嵌锂的石墨等碳材料等负极活性物质的负极以及包含碳酸乙烯酯(ec)或碳酸二乙酯(dec)等有机溶剂等的电解质构成。

3、另外，锂离子二次电池被要求具有大容量、高性能化以及各种工作环境下的安全性等。

4、专利文献1公开了一种可以提高制造效率的叠层电池的制造装置。

5、[先行技术文献]

6、[专利文献]

7、[专利文献1]

8、日本专利申请公开第2017-117729号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、本发明的目的是实现一种能够使二次电池的制造自动化的制造方法。此外，本发明的目的之一是实现一种能够以短时间高效地制造二次电池的制造方法。另外，本发明的目的之一是实现一种能够以高成品率制造二次电池的制造方法。

3、此外，本发明的目的之一是实现一种制造尺寸较大的二次电池时的制造方法。

4、此外，本发明的目的之一是提供一种制造成本得到降低的二次电池的制造方法。

5、此外，本发明的目的之一是提供一种安全性或可靠性高的二次电池的制造方法。

6、注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。注意，可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。

7、解决技术问题的手段

8、在很多情况下，现有的二次电池以如下方法制造：在罐或袋状的外包装体中放入正极、隔离体、负极的叠层体之后，注入电解液，然后进行密封。在现有的方法中，有锂离子容易从注入口扩散到外部的担忧。此外，在现有的方法中工序数容易增多，有时难以高精度地调整电解液的注入量。精确地提供二次电池所需的量的电解液实现具有均匀特性的二次电池的大批量生产。

9、本说明书所公开的发明之一是在正极、隔离体和负极中的任一个或多个上滴加多滴电解质来均匀地浸渍。然后，由外包薄膜夹持正极、隔离体、负极的叠层体，以没有间隙的方式使边缘(在二次电池的立体形状为薄的直方体时，从顶面看四个边)密封。这里主要以薄型电池(也称为层压型)为例。注意，用于外部提取的端子(取出布线或引线电极(也称为引线端子)等)在外包薄膜的外侧突出。引线端子是用来将二次电池的正极或负极引出到外包薄膜的外侧而设置的。注意，优选至少在比大气压低的压力的减压下进行密封以免混入杂质。

10、当多次滴加电解质时，以均匀间距将电解质一次或分为多次滴加到被滴加面的平面上。作为滴加方法，例如可以使用分配法、喷射法和喷墨法等中的任一个。分配法是一种使用液体定量喷出装置的方法，可以利用喷嘴以一定量进行滴加。通过使用多个液体定量喷出装置，可以缩短制造时间。通过相对地移动喷嘴或滴加的对象物(正极、隔离体和负极中的任一个或多个)，也可以以一定的距离间隔进行滴加。当某个喷嘴口径下的一个位置上的滴加量为0.01cc时，通过滴加到n(n>1)个位置上，可以浸渍0.01cc×n的电解质的量，所以可以精密控制滴加的落点或滴加总量。当滴加到平面的n(n>1)个位置上时，例如在是正极的情况下，与只滴加到正极的一个位置上的情况相比，通过滴加到正极的多个位置上可以缩短将电解质浸渍在正极整体的时间，所以可以缩短制造时间。

11、另外，优选适当地调节从喷嘴等滴加的电解质的粘度。当在室温(25℃)下电解质整体的粘度在10mpa·s以上且95mpa·s以下的范围内时，可以从喷嘴滴加电解质。在粘度测量中使用旋转式粘度计(东机产业的tve-35l)。

12、作为滴加的电解质，可以使用有机溶剂或离子液体。

13、此外，优选在滴加电解质之后在减压下进行密封。因此，在连续地进行滴加以及密封时，优选使用同一处理室或连接的多个处理室。例如，在第一处理室中滴加电解质之后，以不暴露于大气的方式传送到第二处理室，在使第二处理室内减压之后，在第二处理室内由外包薄膜使叠层体密封，不混入灰尘等杂质，因此是优选的。或者，在同一处理室中连续进行电解质的滴加以及用外包薄膜的密封即可，可以高效地制造二次电池。

14、另外，进行密封的处理室与真空排气处理室联结，而可以进行真空排气来使进行密封的处理室成为真空，还可以在进行真空排气之后引入惰性气体使它成为大气压。作为真空排气处理室，配备有磁悬浮型涡轮分子泵、低温泵或干燥泵。由此，可以将进行密封的处理室的极限真空度成为10-5pa至10-6pa左右，并且可以控制杂质从泵侧及排气系统反向扩散。为了防止杂质引入到装置内部，使用氮或稀有气体等的惰性气体作为要引入的气体。作为引入到装置中的这些气体，使用在被引入到装置中之前用气体精制器高度提纯的气体。

15、在减压下离子液体即使处于高真空也几乎不挥发，因此是优选的。此外，作为电解质也可以使用在离子液体中混合有机溶剂的材料。在作为电解质包含有机溶剂时，处理室中的真空度为低于5×10-1pa左右的真空。

16、在本说明书所公开的发明的结构中，在正极、负极和隔离体中的任一个或多个上滴加电解质，在正极、负极和隔离体中的任一个或多个浸渗有电解质之后进行减压，由外包薄膜使正极、隔离体及负极的叠层体密封。

17、通过使用大面积的外包薄膜可以同时制造很多二次电池。例如，关于外包薄膜的尺寸为320mm×400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mm的大面积的外包薄膜，可以提供一种从一个大面积的外包薄膜高效地制造多个二次电池的方法。再者，提供一种使用外包薄膜的尺寸为1500mm×1800mm、1800mm×2000mm、2000mm×2100mm、2200mm×2600mm、2600mm×3100mm的大面积的外包薄膜的适合于量产的二次电池的制造方法。

18、本说明书所公开的其他制造方法的结构是如下二次电池的制造方法，其中在外包薄膜上排列多个叠层体，在叠层体上滴加多滴电解质，在减压下进行密封之后，使外包薄膜分断，将二次电池分割成多个，叠层体包括正极、隔离体和负极中的至少两个的叠层。注意，外包薄膜可以利用激光等进行分断。

19、当作为外包薄膜使用包括金属箔(铝或不绣钢等)和树脂(热熔粘合树脂)的叠层的薄膜(也称为层压薄膜)时，能够制造比使用金属罐的二次电池轻量且薄型的二次电池。使用在金属箔的一个或两个表面上设置粘合层的膜。以第一层压薄膜的第一粘合层和第二层压薄膜的第二粘合层位于内侧的方式使第一粘合层和第二粘合层密接，在此状态下进行热压合，由此形成密封区域。另外，不局限于热压合，也可以使用热固化树脂或紫外线固化树脂等在密封区域涂画密封剂。

20、密封区域的形状是框状或闭环状。将包括正极、隔离体以及负极的叠层体配置于由密封区域围绕的区域中并密闭。由此，使由密封区域围绕的区域的面积至少比二次电池的正极的面积大。

21、作为用于二次电池的外包装体的薄膜，使用选自金属薄膜(铝、不锈钢、镍钢、金、银、铜、钛、镍铬合金、铁、锡、钽、铌、钼、锆、锌等能够形成金属箔的金属或合金)、由有机材料构成的塑料薄膜、包含有机材料(有机树脂或纤维等)及无机材料(陶瓷等)的混合材料膜、含碳无机膜(碳膜、石墨膜等)的单层膜或者由它们中的多种膜构成的叠层膜。

22、另外，在对二次电池进行密封时，将一个矩形的外包薄膜在中央折叠并使四个角部中的夹持弯曲部的两个端部重叠，用粘合层固定四个边而密封。通过采用这种结构，正极、隔离体及负极的叠层体以由外包薄膜包围的方式收纳。或者，重叠两个外包薄膜，用粘合层固定外包薄膜的四个边而密封。此外，在本说明书中，有时在用外包薄膜进行密封之后不称为外包薄膜而称为外包装体。

23、使用两个外包薄膜时制造方法也具有特征，其结构是如下二次电池的制造方法，其中在第一外包薄膜上配置正极，在正极上滴加第一电解质，在正极上配置隔离体，在隔离体上滴加第二电解质，在隔离体上配置负极，在负极上滴加第三电解质，在减压下配置正极、隔离体及负极的叠层体，其间夹持叠层体使用第一外包薄膜及第二外包薄膜进行密封。密封是指从外部气体遮断某个密封区域，在二次电池中以叠层体及其周围为密封区域，密封区域的外侧由一个或两个外包薄膜围绕，从外部气体遮断。此外，密封之后，折叠外包薄膜的端部而提高密封强度，防止杂质从外部侵入或从内部释放气体。

24、在上述结构中，第一电解质、第二电解质及第三电解质可以使用同一材料或不同材料。此外，在上述各结构中，叠层体既可以为依次层叠正极、隔离体及负极的叠层又可以为依次层叠负极、隔离体及正极的叠层。此外，隔离体用来防止正极与负极的短路，在采用为了增大容量重叠叠层体的结构时，为了减少构件个数，也可以使用折叠的一个共同的隔离体。

25、粘合层(也称为热封层)可以使用热塑性膜材料、热固性粘合剂、或厌氧粘合剂，紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应性固化粘合剂。作为这些粘合剂的材料，可以使用环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂或酚醛树脂等。

26、作为正极集流体或负极集流体等集流体，可以使用不锈钢、金、铂、锌、铁、镍、铜、铝、钛、钽等金属、这些金属的合金等导电性高且不与锂离子等载体离子合金化的材料。另外，还可以使用添加有硅、钛、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金。此外，也可以使用与硅起反应而形成硅化物的金属元素。作为与硅起反应而形成硅化物的金属元素，可以举出锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。作为集流体可以适当地使用箔状、板状(片状)、网状、圆柱状、线圈状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。集流体的厚度优选为10μm以上且30μm以下。

27、以上主要说明薄型电池(层压型)的例子，但不局限于此，也可以用于卷绕型电池。在采用卷绕型时，在卷绕体上滴加电解质或者卷绕体之前，即卷绕之前滴加即可。卷绕体是指依次层叠带状正极、带状隔离体、带状负极而重叠卷绕的结构。

28、发明效果

29、由于二次电池的密封工序数较少，可以大幅度地缩短二次电池的制造工序。因此，可以提供一种制造成本得到降低的二次电池的制造方法。或者，可以实现以短时间高效地制造二次电池的制造方法。此外，可以实现使二次电池的制造自动化的制造方法。另外，可以实现高成品率地制造二次电池的制造方法。

30、此外，可以实现制造尺寸较大的大型二次电池时的制造方法。在安装大容量的二次电池时，与安装小型二次电池时的个数相比，可以减少安装大型二次电池的个数。在减少安装的大型二次电池的个数时容易控制各个二次电池，由此可以降低充电控制电路的负载。

31、此外，利用本说明书所公开的制造方法而得的二次电池由于进行密封工序一次而能够牢固地密封，所以可以实现一种安全性或可靠性高的二次电池。