非水电解质二次电池用正极板的制造方法和非水电解质二次电池的制造方法与流程
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2022-11-19 07:57:04
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该技术已申请专利。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系技术所有人。 非水电解质二次电池用正极板的制造方法和非水电解质二次电池的制造方法与流程

1.本公开涉及非水电解质二次电池用正极板的制造方法和非水电解质二次电池的制造方法。


背景技术:

2.近年来,作为实现高输出和高能量密度的二次电池,以锂离子电池为代表的非水电解质二次电池被广泛利用。非水电解质二次电池具有隔着分隔件层叠正极板和负极板而成的电极体。
3.在专利文献1中记载有如下内容:非水电解质二次电池的正极板包括金属箔、以及形成于金属箔的表面的活性物质层和绝缘层,将金属箔的沿着边缘部的部分设为活性物质非形成部,绝缘层形成于活性物质非形成部,绝缘层的厚度自与活性物质层相邻的位置朝向芯体暴露部而逐渐变小。另外,绝缘层的芯体暴露部侧端部成为逐渐接近芯体暴露部的表面的截面圆弧状。
4.在专利文献2中记载有如下内容:对于二次电池的正极板,在绝缘体的涂布、干燥工序后且绝缘体的冲压加工前,使涂布于芯体的绝缘体为与干燥后的正极合剂层相同的厚度或比干燥后的正极合剂层厚。然后,通过冲压加工对正极合剂层和绝缘体进行加热冲压。此时,使绝缘体的厚度朝向芯体暴露部侧端逐渐变小。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:日本特开2017-188371号公报
8.专利文献2:日本专利第6336821号公报


技术实现要素:

9.在二次电池用正极板中,存在如下情况:在正极芯体的至少一个面,在与正极活性物质层相邻的区域形成保护层。保护层例如为多孔层。另一方面,为了实现二次电池的高容量化和高输出化,需要正极活性物质层的高填充密度化。随着该高填充密度化,正极芯体中的设有正极活性物质层的部分被沿着板厚方向按压而伸长。此时,正极芯体中的未设有正极活性物质层的芯体暴露部未被沿着板厚方向按压,因此伸长较小。由此,在正极芯体中的设有正极活性物质层的部分和正极芯体暴露部产生伸长差异。因此,有可能产生如下问题:在进行正极活性物质层的压缩时在正极芯体暴露部产生褶皱、或者在对正极板、负极板、分隔件进行层叠而制作卷绕形的电极体的情况下,在电极体的卷取工序中发生正极板的卷绕错位。
10.本公开的一方案的非水电解质二次电池用正极板是具有在正极芯体上形成有正极活性物质层的主体部、以及在正极芯体未形成正极活性物质层而正极芯体暴露的芯体暴露部的非水电解质二次电池用正极板的制造方法,其中,非水电解质二次电池用正极板在
芯体暴露部的与正极活性物质层相邻的区域形成有保护层,所述非水电解质二次电池用正极板的制造方法具有:涂布干燥工序,在该工序中,向正极芯体上涂布正极活性物质层和保护层,在进行了保护层在相比芯体暴露部侧端进入宽度方向内侧的部分与宽度方向中央之间形成隆起部的涂布之后,使正极活性物质层和保护层干燥;以及压缩工序,在该工序中,以对通过涂布干燥工序而形成的隆起部、以及正极活性物质层进行按压的方式对保护层和正极活性物质层进行压缩。
11.本公开的一方案的非水电解质二次电池的制造方法具有:电极体制作工序,在该工序中,制作包括利用本公开的非水电解质二次电池用正极板制造而成的非水电解质二次电池用正极板、负极板以及分隔件的电极体;以及配置工序,在该工序中,将电极体和非水电解质配置于外壳体内。
12.根据本公开的一方案的非水电解质二次电池用正极板的制造方法和非水电解质二次电池的制造方法,能够防止正极板的褶皱的产生,并且能够防止形成卷绕形的电极体的情况下的正极板的卷绕错位。
附图说明
13.图1是实施方式的一例的非水电解质二次电池的剖视图。
14.图2是对构成图1的非水电解质二次电池的卷绕形的电极体以将卷绕结束端部展开的方式进行图示的立体图。
15.图3是表示实施方式的一例的非水电解质二次电池的制造方法的流程图。
16.图4是表示实施方式的一例的非水电解质二次电池用正极板的制造方法的流程图。
17.图5是形成构成图2的电极体的非水电解质二次电池用正极板的切断前正极板的长度方向局部的展开图。
18.图6是图5的a-a剖视图。
19.图7的(a)是表示在实施方式的一例中切断前正极板的涂布干燥后、压缩工序前的状态的与图6的上半部放大图相当的图,图7的(b)是表示在实施方式的一例中切断前正极板的涂布干燥后、压缩工序后的状态的与图6的上半部放大图相当的图。
20.图8是在实施方式的一例中在压缩工序中使用的冲压机的简图。
21.图9是构成图8的冲压机的辊的主视图。
22.图10的(a)是表示在比较例1的制造方法中切断前正极板的涂布干燥后、压缩工序前的状态的与图6的上半部放大图对应的图,图10的(b)是表示在比较例1的制造方法中切断前正极板的涂布干燥后、压缩工序后的状态的与图6的上半部放大图对应的图。
23.图11的(a)是表示在比较例2的制造方法中切断前正极板的涂布干燥后、压缩工序前的状态的与图6的上半部放大图对应的图,图11的(b)是表示在比较例2的制造方法中切断前正极板的涂布干燥后、压缩工序后的状态的与图6的上半部放大图对应的图。
24.图12的(a)是表示在比较例3的制造方法中切断前正极板的涂布干燥后、压缩工序前的状态的与图6的上半部放大图对应的图,图12的(b)是表示在比较例3的制造方法中切断前正极板的涂布干燥后、压缩工序后的状态的与图6的上半部放大图对应的图。
25.图13a是将通过实施方式的制造方法制造而成的正极板以切断工序后的状态示出
的示意图。
26.图13b是将通过比较例1的制造方法制造而成的正极板以切断工序后的状态示出的示意图。
具体实施方式
27.本发明人为了解决上述的课题而进行了深入研究,结果发现一种具有在正极芯体上形成有正极活性物质层的主体部、以及在正极芯体未形成正极活性物质层而正极芯体暴露的芯体暴露部的非水电解质二次电池用正极板的制造方法,其中,非水电解质二次电池用正极板在芯体暴露部的与正极活性物质层相邻的区域形成有保护层,所述非水电解质二次电池用正极板的制造方法具有:涂布干燥工序,在该工序中,向正极芯体上涂布正极活性物质层和保护层,在进行了保护层在相比芯体暴露部侧端进入宽度方向内侧的部分与宽度方向中央之间形成隆起部的涂布之后,使正极活性物质层和保护层干燥;以及压缩工序,在该工序中,以对通过涂布干燥工序而形成的隆起部、以及正极活性物质层进行按压的方式对保护层和正极活性物质层进行压缩,由此,能够防止正极板的褶皱的产生,并且能够防止形成卷绕形的电极体的情况下的正极板的卷绕错位。以下对此详细地进行说明。
28.以下,详细地说明本公开的实施方式的一例。在以下的说明中,具体的形状、材料、方向、数值等是用于容易理解本公开的例示,能够根据用途、目的、规格等适当进行变更。以下,对将卷绕形的电极体收纳于方形的金属制壳体即外壳体的方形电池进行说明。
29.(二次电池的结构)
30.首先,使用图1、图2对通过实施方式的制造方法制造的非水电解质二次电池10的结构进行说明。图1是非水电解质二次电池10的剖视图,图2是对构成非水电解质二次电池10的卷绕形的电极体20以将卷绕结束端部展开的方式进行图示的立体图。以下,非水电解质二次电池10记载为二次电池10。
31.二次电池10具备作为壳体的外壳体12、以及配置于外壳体12的内部的卷绕形的电极体20。在外壳体12的内部收纳有相当于非水电解质的非水电解液。非水电解液例如为含有锂盐的电解液,具有锂离子传导性。
32.如图2所示,电极体20是卷绕轴线o沿着二次电池10的长度方向延伸的卷绕构造,是正极板22和负极板26隔着分隔件30、31卷绕而成的扁平状。在电极体20中,设为例如长条状的正极板22、长条状的分隔件30、长条状的负极板26、长条状的分隔件31以层叠的状态卷绕,在最外周配置分隔件31。
33.如图1所示,金属制的外壳体12是在上端具有开口的箱形,二次电池10具备将该开口封闭的封口板14。外壳体12和封口板14能够设为铝或铝合金制。在封口板14上,自长度方向一端部(图1的左端部)突出有正极端子15,自长度方向另一端部(图1的右端部)突出有负极端子16。正极端子15和负极端子16以分别插入到形成于封口板14的两个贯通孔的状态隔着树脂制的垫片固定并安装于封口板14。电极体20的卷绕轴线与封口板14的长度方向(图1的左右方向)平行。也可以在外壳体12的内侧设置呈箱状地弯折的绝缘片,由此,实现电极体20和外壳体12的绝缘。
34.(正极板)
35.正极板22具有正极芯体23、以及形成于正极芯体23的两面且含有正极活性物质的
正极活性物质层24。正极芯体23能够使用铝、铝合金等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的膜等。作为正极活性物质,能够使用能够进行锂离子的嵌入和脱嵌的锂过渡金属氧化物。优选的是,在正极活性物质层24中,除了含有正极活性物质以外,还含有粘结材料和导电材料。正极板22具有:在正极芯体23上形成有正极活性物质层24的主体部22a、以及在正极芯体23未形成正极活性物质层而正极芯体23暴露的正极芯体暴露部22b。正极芯体暴露部22b形成于正极板22的卷绕前的状态下的宽度方向上的一端部。再者,在正极板22中,在正极芯体暴露部22b中的与正极活性物质层24相邻的区域具有沿着长度方向形成的保护层25。在图2中,用沙地部表示保护层25。保护层25例如为多孔质层,其厚度比正极活性物质层24的厚度小。由此,保护层25通过在芯体暴露部22b和正极活性物质层24之间形成的台阶而在与分隔件30、31之间形成通气路。因此,设成能够使过充电时在正极活性物质层24产生的气体容易通过保护层25的内部向电极体20的外部流通,能够在电池的内压大幅上升之前迅速且可靠地使设于二次电池10的压力感应式的电流切断机构工作,因此过充电时的安全性提高。
36.作为正极活性物质,能够例示含有co、mn、ni等过渡金属元素的锂过渡金属氧化物。锂过渡金属氧化物例如为li
x
coo2、li
x
nio2、li
x
mno2、li
x
coyni
1-y
o2、li
x
co
ym1-y
oz、li
x
ni
1-ymy
oz、li
x
mn2o4、li
x
mn
2-ymy
o4、limpo4、li2mpo4f(m:na、mg、sc、y、mn、fe、co、ni、cu、zn、al、cr、pb、sb、b中的至少1种,0<x≤1.2,0<y≤0.9,2.0≤z≤2.3)。上述锂过渡金属氧化物既可以单独使用1种,也可以混合使用多种。在能够实现二次电池10的高容量化这一点,优选的是,正极活性物质含有li
x
nio2、li
x
coyni
1-y
o2、li
x
ni
1-ymy
oz(m:na、mg、sc、y、mn、fe、co、ni、cu、zn、al、cr、pb、sb、b中的至少1种,0<x≤1.2,0<y≤0.9,2.0≤z≤2.3)等锂镍复合氧化物。
37.正极活性物质层24中使用的导电材料例如能举出炭黑(cb)、乙炔黑(ab)、科琴黑、碳纳米管(cnt)、石墨等碳粒子等。上述导电材料既可以单独使用,也可以组合两种以上来使用。作为正极活性物质层24中使用的导电材料,优选的是使用炭黑。
38.正极活性物质层24中使用的粘结材料例如能举出聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏氟乙烯(pvdf)等氟类树脂、聚丙烯腈(pan)、聚酰亚胺类树脂、丙烯酸类树脂、聚烯烃类树脂等。上述粘结材料既可以单独使用,也可以组合两种以上来使用。作为正极活性物质层24中使用的导电材料,优选的是使用聚偏氟乙烯。
39.优选的是,保护层25含有无机氧化物和粘结材料。作为保护层25中使用的无机氧化物,例如能举出氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅等。作为保护层25中使用的粘结材料,例如能举出聚偏氟乙烯(pvdf)等树脂。保护层25也可以含有导电材料例如碳材料。另外,优选的是,使保护层25的孔隙率比正极活性物质层24的孔隙率大。
40.正极板22能够通过如下方式来制造:在正极芯体23上涂布含有正极活性物质、粘结材料和分散介质等的正极活性物质层浆料、以及保护层浆料,使涂膜干燥,并去除分散介质之后,进行压缩而在正极芯体23的两面形成正极活性物质层24和保护层25。
41.(负极板)
42.负极板26具有负极芯体27、以及形成于负极芯体27的两面且含有负极活性物质的负极活性物质层28。负极芯体27能够使用铜、铜合金等在负极的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的膜等。负极活性物质能够使用能够进行锂离子的嵌入和脱嵌的碳材料、硅化合物等。优选的是,在负极活性物质层28中,除了含有负极活性物质以外,还含
有粘结材料。负极板26具有在负极芯体27上形成有负极活性物质层28的主体部26a、以及在负极芯体27未形成负极活性物质层而负极芯体27暴露的负极芯体暴露部26b。负极芯体暴露部26b形成于负极板26的卷绕前的状态下的宽度方向上的一端部。
43.作为负极活性物质,例如只要是能够可逆地吸存、释放锂离子的物质,就没有特别限定,例如能够使用天然石墨、人造石墨等碳材料、硅(si)、锡(sn)等能与锂合金化的金属、或含有si、sn等金属元素的合金、复合氧化物等。作为负极活性物质,优选碳材料,更优选天然石墨。负极活性物质既可以单独使用,也可以组合两种以上。
44.负极板26能够通过如下方式来制造:在负极芯体27上涂布含有负极活性物质、粘结材料和分散介质等的负极活性物质层浆料,使涂膜干燥,并去除分散介质之后,进行压缩而在负极芯体27的两面形成负极活性物质层28。
45.如图1所示,在电极体20中,在卷绕轴线延伸的方向即卷绕轴线方向(图1的左右方向)上的一端部(图1的左端部),配置有卷绕的正极芯体暴露部22b。在电极体20的卷绕轴线方向上的另一端部(图1的右端部),配置有卷绕的负极芯体暴露部26b。
46.(分隔件)
47.分隔件30以卷绕的状态配置于正极板22与负极板26之间,将正极板22和负极板26电隔离。配置于最外周的分隔件31防止作为最外层的电极的负极板26和外部的构件的短路。
48.各分隔件30、31使用具有离子透过性和绝缘性的多孔性片。作为多孔性片的具体例,能举出微多孔薄膜、织布、无纺布等。作为分隔件30、31的材质,优选聚乙烯、聚丙烯等烯烃树脂、纤维素等。分隔件30、31也可以是具有纤维素纤维层和烯烃类树脂等热塑性树脂纤维层的层叠体。另外,各分隔件30、31也可以是包括聚乙烯层和聚丙烯层的多层分隔件,还可以使用在分隔件30、31的表面涂布有芳族聚酰胺类树脂、陶瓷等材料而成的分隔件。例如,各分隔件30、31也可以设为聚乙烯层/聚丙烯层/聚乙烯层的3层分隔件。
49.另外,在电极体20中,以将配置于最外周的分隔件31的卷绕结束侧的端部固定于电极体20的外周部的方式在电极体20的厚度方向一侧面粘贴有绝缘带60(图1)。
50.再者,在所卷绕的正极芯体暴露部22b电连接有正极集电体47。由此,正极集电体47电连接于正极板22。正极集电体47与在电极体20的厚度方向上配置于与正极集电体47相反的一侧(图1的纸面的表侧)的正极承接构件48一起夹着正极芯体暴露部22b而一体地连接。正极集电体47电连接于正极端子15的下端部,该正极端子15沿上下方向贯通配置于封口板14的内侧面的第1绝缘构件61。
51.在所卷绕的负极芯体暴露部26b电连接有负极集电体50。由此,负极集电体50电连接于负极板26。负极集电体50与在电极体20的厚度方向上配置于与负极集电体50相反的一侧(图1的纸面的表侧)的负极承接构件58一起夹着负极芯体暴露部26b而一体地连接。负极集电体50电连接于负极端子16的下端部,该负极端子16沿上下方向贯通配置于封口板14的内侧面的第2绝缘构件62。
52.外壳体12通过在开口端部焊接封口板14,从而开口被封闭。
53.(正极板的制造方法和二次电池的制造方法)
54.接下来,使用图3~图9以二次电池10的制造方法特别是正极板22的制造方法为中心进行说明。图3是表示实施方式的一例的二次电池10的制造方法的流程图。二次电池10的
制造方法具有正极板制作工序s1、负极板制作工序s2、卷绕工序s3和配置工序s4。在正极板制作工序s1中制作正极板22。在负极板制作工序s2中制作负极板26。在卷绕工序s3中,通过对正极板22、负极板26、以及分隔件30、31以层叠的状态进行卷绕来制作电极体20。由正极板制作工序s1、负极板制作工序s2和卷绕工序s3来构成电极体制作工序。在配置工序s4中,将电极体20和非水电解质配置于外壳体12内,将封口板14焊接于外壳体12的开口端部。对于正极板制作工序s1和负极板制作工序s2,既可以颠倒顺序进行,也可以同时进行。接下来,详细说明正极板制作工序s1。
55.(正极板制作工序)
56.图4是表示实施方式的一例的正极板22的制造方法的流程图。正极板22的制造方法具有涂布干燥工序s1a、压缩工序s1b和切断工序s1c。本例的制造方法是同时制造两个正极板22的方法,首先,制造具有将两个正极板22的宽度相加起来的宽度的切断前正极板32(图5、图6)。图5是切断前正极板32的长度方向局部的展开图。图6是图5的a-a剖视图。如图5、图6所示,图4所示的涂布干燥工序s1a和压缩工序s1b以在形成切断前正极板32的主体部32a的两端侧分别配置有正极芯体暴露部32b的状态进行。在涂布干燥工序s1a中,进行正极活性物质层34和保护层25向正极芯体33上的涂布。
57.图7的(a)是表示在实施方式的一例中切断前正极板32的涂布干燥工序后、压缩工序前的状态的与图6的上半部放大图相当的图,图7的(b)是表示在实施方式的一例中切断前正极板32的涂布干燥工序后、压缩工序后的状态的与图6的上半部放大图相当的图。在正极活性物质层34和保护层25的涂布中,如图7的(a)所示,在保护层25中,在相比芯体暴露部侧端p进入宽度方向(图7的左右方向)内侧的部分与宽度方向中央a1之间形成沿长度方向(图7的纸面的表里方向)延伸的隆起部25a。此时,隆起部25a的宽度方向外端位于比芯体暴露部侧端p靠宽度方向内侧的位置。从该宽度方向外端到芯体暴露部侧端p的厚度方向外表面既可以位于比保护层25的宽度方向内侧的厚度方向外表面靠正极芯体33侧的位置,也可以形成为位于与保护层25的宽度方向内侧的厚度方向外表面相同的厚度方向位置的平坦面。并且,在上述的涂布之后,使正极活性物质层34和保护层25干燥。例如,将作为正极活性物质的由lini
0.35
co
0.35
mn
0.30
o2表示的含锂金属复合氧化物、作为导电材料的炭黑、以及作为粘结材料的聚偏氟乙烯(pvdf)混炼而制备正极活性物质层浆料。再者,为了形成保护层25,制备含有无机氧化物和粘结材料的保护层浆料。利用模涂机将该正极活性物质层浆料和该保护层浆料涂布于正极芯体33的两面。对正极活性物质层浆料和保护层浆料进行涂布相当于涂布正极活性物质层和保护层。例如,在模涂机的模头上部设置保护层供给口,将自正极活性物质层供给部供给的正极活性物质层浆料、以及自保护层供给口供给的保护层浆料向模头的喷出口引导,利用设于喷出口的垫板使正极活性物质层浆料和保护层浆料向正极芯体33的宽度方向上的不同的位置喷出。并且,设为在正极芯体33的宽度方向上的中央部涂布正极活性物质层浆料,在涂布正极活性物质层浆料的区域的宽度方向两端涂布保护层浆料。再者,使保护层25的厚度比正极活性物质层34的厚度小,再者,在各保护层25中,在相比芯体暴露部侧端p进入宽度方向内侧的部分与宽度方向中央a1之间形成隆起部25a。例如,正极活性物质层浆料喷出用的第1开口部、以及保护层浆料喷出用的两个第2开口部分别以喷出口的开口端侧开口的方式形成于垫板,改变第2开口部的形状和各浆料的喷出流量中的一者或两者。由此,形成在预定的位置形成有保护层浆料的隆起部的干燥工序前的
切断前正极板。然后,利用干燥机对该切断前正极板进行干燥,由此,形成压缩工序前的切断前正极板32。
58.图8是在实施方式的一例中在压缩工序s1b(图4)中使用的冲压机40的简图。图9是构成冲压机40的压缩辊41的主视图。在压缩工序s1b中使用图8、图9的冲压机40。冲压机40包括一对相对的压缩辊41。如图9所示,一对压缩辊41分别包括:中间按压部42,其对正极活性物质层34(图5~图7)进行压缩;以及两个端按压部43,该两个端按压部43设于中间按压部42的两端侧且直径比中间按压部42的直径大。端按压部43用于对保护层25进行压缩。一对压缩辊41以彼此相对的状态可旋转地配置。在压缩工序s1b中,使干燥后、压缩工序前的切断前正极板32通过一对压缩辊41之间,由此,对切断前正极板32进行压缩。此时,针对切断前正极板32,以对通过涂布干燥工序而形成的隆起部25a、以及正极活性物质层34进行按压的方式对各保护层25和各正极活性物质层34进行压缩。由此,如图7的(b)所示,制造出具有在正极芯体33上形成有正极活性物质层34的主体部32a、以及在正极芯体33未形成正极活性物质层而正极芯体33暴露的正极芯体暴露部32b的切断前正极板32。该切断前正极板32在正极芯体暴露部32b中的与正极活性物质层34相邻的区域形成有保护层25。在图7的(b)的切断前正极板32中,保护层25的隆起部25a(图7的(a))被压缩而厚度方向外侧面成为大致平坦。此时,保护层25的厚度比正极活性物质层34的厚度小。由于切断前正极板32如上述那样制造,因此如后所述,能够防止正极板22的褶皱的产生,并且能够防止形成卷绕形的电极体20的情况下的正极板22的卷绕错位。
59.在压缩工序s1b之后,在切断工序s1c(图4)中,将主体部32a的宽度方向中央a2(图7的(b))沿着长度方向(图7的(b)的纸面的表里方向)切断,形成两个正极板22(图2)。例如,切断工序s1c使用分切机来进行。在分切机中,使在圆柱状的辊的外周面形成有分切刀片的两个带刀片辊可旋转地相对配置,使切断前正极板32通过两个带刀片辊之间,由此,将切断前正极板32在宽度方向中央a2切断,制造两个正极板22。
60.在卷绕工序中,通过对如上述那样制造而成的正极板22、负极板26和分隔件30、31层叠并卷绕,来形成卷绕形的电极体20(图2)。然后,经过配置工序s4(图3),制造二次电池10。
61.(效果)
62.根据上述的正极板22的制造方法和二次电池10的制造方法,在向正极芯体33上涂布正极活性物质层34和保护层25时,在保护层25中,在相比芯体暴露部侧端p进入宽度方向内侧的部分与宽度方向中央a1之间形成隆起部25a,然后使正极活性物质层34和保护层25干燥。另外,在涂布、干燥后,以对隆起部25a和正极活性物质层34进行按压的方式对保护层25和正极活性物质层34进行压缩。由此,在进行正极活性物质层34的压缩时,保护层25的隆起部25a被压缩,因此在正极芯体33中,不仅设有正极活性物质层34的部分被沿着板厚方向按压而伸长,而且设有隆起部25a的部分也被沿着板厚方向按压而伸长。由此,能够使正极芯体23、33的设有正极活性物质层24、34的部分和正极芯体暴露部22b、32b之间的伸长差异减小,因此能够抑制正极板22的弯曲。因此,能够抑制进行正极活性物质层24、34的压缩时的正极芯体暴露部22b、32b的褶皱的产生,并且还能够抑制电极体20的卷绕工序中的正极板22的卷绕错位的发生。再者,保护层25的隆起部25a位于相比芯体暴露部侧端p进入宽度方向内侧的部分与宽度方向中央a1之间的位置,因此通过按压该位置地对保护层25进行压
缩,能够抑制正极芯体23的保护层25形成部处的波形的凹凸变形部即褶皱的产生。
63.以下,通过实施例进一步对本公开的正极板22的制造方法进行说明,并且对比较例1~3的正极板的制造方法进行说明。
64.<实施例>
65.[正极板的制作]
[0066]
将作为正极活性物质的由lini
0.35
co
0.35
mn
0.30
o2表示的含锂金属复合氧化物、作为导电材料的炭黑、以及作为粘结材料的聚偏氟乙烯(pvdf)以96:3:1的固体成分质量比混合,并对上述混合而成的混合物混炼来制备正极活性物质层浆料。另外,为了形成保护层25,制备含有无机氧化物和粘结材料的保护层浆料。将该正极活性物质层浆料和该保护层浆料涂布于由厚度为15μm的铝箔构成的正极芯体33的两面,使涂膜干燥之后,使用压缩辊对涂膜进行压缩,由此,制作出切断前正极板32。然后,将切断前正极板32在宽度方向中央切断成预定的电极尺寸,制作出在正极芯体33的两面形成有正极活性物质层24的正极板22。在切断前正极板32中,正极活性物质层24的宽度w1(图5)为179mm,保护层25的宽度w2(图5)为7.0mm,包括保护层25形成部的正极芯体暴露部32b的宽度w3(图5)为15mm。另外,正极活性物质层34的压缩处理后的单面侧的厚度d1为25μm。再者,如图7所示,通过涂布保护层25,而在各保护层25中,在相比芯体暴露部侧端p进入宽度方向内侧的部分与宽度方向中央a1之间形成有沿长度方向(沿图7的纸面的表里方向延伸的)隆起部25a。并且,在涂布保护层25后且压缩处理前,隆起部25a距芯体暴露部侧端p的距离l1(图7的(a))设为2mm~3mm,单面的保护层25的压缩处理前的最大厚度d2(图7的(a))即实施方式中的至隆起部的顶部的保护层的厚度为20μm。再者,单面的保护层25的压缩处理后的厚度d3(图7的(b))为15μm。
[0067]
表1示出了实施例、以及后述的比较例1~3的制造方法中的正极板22或切断前正极板32的保护层25的宽度w2、距离l1、以及厚度d2、d3。在表1中,还示出了实施例、以及比较例1~3的制造方法中的正极板22的宽度方向中央的翘曲(弯曲)的量即自长度方向中央位置的厚度方向中心至长度方向一端的厚度方向中心的厚度方向距离、以及正极芯体23的保护层25形成部处的褶皱(保护层褶皱)的有无的结果。
[0068]
[表1]
[0069][0070]
<比较例1>
[0071]
图10的(a)是表示在比较例1的制造方法中切断前正极板63的压缩工序前的状态的与图6的上半部放大图对应的图,图10的(b)是表示在比较例1的制造方法中切断前正极板63的压缩工序后的状态的与图6的上半部放大图对应的图。在比较例1中,如图10的(a)所示,当在切断前正极板63涂布正极活性物质层34和保护层25时,在保护层25不形成隆起部,使保护层25的厚度方向外侧面成为大致平坦面。然后,在压缩工序中,利用压缩辊仅对设有
正极活性物质层34的部分进行压缩,由此,如图10的(b)所示,得到了压缩工序后的切断前正极板63。再者,在比较例1中,单面的保护层25的压缩处理前的最大厚度d2为15μm。使其他结构与实施例同样,制作出正极板。
[0072]
<比较例2>
[0073]
图11的(a)是表示在比较例2的制造方法中切断前正极板64的压缩工序前的状态的与图6的上半部放大图对应的图,图11的(b)是表示在比较例2的制造方法中切断前正极板64的压缩工序后的状态的与图6的上半部放大图对应的图。在比较例2中,如图11的(a)所示,当在切断前正极板64涂布正极活性物质层34和保护层25时,在保护层25,在芯体暴露部侧端p附近形成有与芯体暴露部侧端p连续并沿长度方向(图11的纸面的表里方向)延伸的隆起部25b。并且,在压缩工序中,以对隆起部25b和正极活性物质层34进行按压的方式利用压缩辊对保护层25和正极活性物质层34进行压缩,由此,如图11的(b)所示,得到了压缩工序后的切断前正极板64。在比较例2中,在涂布保护层25后且压缩处理前,隆起部25b距芯体暴露部侧端p的距离l1为0mm~1mm。再者,单面的保护层25的压缩处理后的厚度d3为14μm。使其他结构与实施例同样,制作出正极板。
[0074]
<比较例3>
[0075]
图12的(a)是表示在比较例3的制造方法中切断前正极板65的压缩工序前的状态的与图6的上半部放大图对应的图,图12的(b)是表示在比较例3的制造方法中切断前正极板65的压缩工序后的状态的与图6的上半部放大图对应的图。在比较例3中,如图12的(a)所示,当在切断前正极板65涂布正极活性物质层34和保护层25时,在保护层25中的正极活性物质层侧端q附近形成有与正极活性物质层侧端q连续并沿长度方向(图12的纸面的表里方向)延伸的隆起部25c。并且,在压缩工序中,以对隆起部25c和正极活性物质层34进行按压的方式利用压缩辊对保护层25和正极活性物质层34进行压缩,由此,如图12的(b)所示,得到了压缩工序后的切断前正极板65。在比较例3中,在涂布保护层25后且压缩处理前,隆起部25c距芯体暴露部侧端p的距离l1为6mm~7mm。再者,单面的保护层25的压缩处理后的厚度d3为14μm。使其他结构与实施例相同,制作出正极板。
[0076]
[评价方法和评价结果]
[0077]
对利用上述的实施例和比较例1~3的4种制造方法制造而成的一定长度的正极板的翘曲(弯曲)的量、以及保护层25处的褶皱的有无进行了评价。根据表1所示的评价结果,在实施例中,翘曲的量减小到9mm。另外,在实施例中,未发现正极芯体33的保护层25形成部处的褶皱。可知通过像这样翘曲变小、或看不到褶皱,能够使形成卷绕形的电极体时的正极板的卷绕错位不易发生。
[0078]
另一方面,在比较例1中,如表1所示,翘曲的量增大到16mm。认为其理由是由于:在比较例1中,在保护层25未形成隆起部,保护层25未被压缩,因此在正极芯体33中的、设有正极活性物质层34的部分和设有保护层25的部分,伸长差异变大。另一方面,在比较例1中,由于保护层25未被压缩,因此如表1所示,未发现正极芯体33的保护层25形成部处的褶皱。
[0079]
图13a是将通过实施方式的制造方法制造而成的正极板22以切断工序后的状态示出的示意图。图13b是将通过比较例1的制造方法制造而成的正极板46以切断工序后的状态示出的示意图。如图13a所示,在实施方式的制造方法中,能够减小在正极板22的设有正极活性物质层24的部分和设有保护层25的部分由压缩工序引起的伸长差异,因此能够使正极
板22的宽度方向(图13a的上下方向)两端的长度方向(图13a的左右方向)上的长度之差变小。由此,能够使正极板22的从厚度方向一端侧(图13a的纸面的表侧)观察的情况下的形状为形状精度较高的长条的矩形形状。因此,可知能够防止在包括正极板22而形成卷绕形的电极体20的情况下的正极板22的卷绕错位。
[0080]
另一方面,如图13b所示,在比较例1的制造方法中,在正极板46,在设有正极活性物质层24的部分和设有保护层25的部分,由压缩工序引起的伸长差异较大,在设有正极活性物质层24的部分,与设有保护层25的部分相比,伸长变大。因此,正极板46的宽度方向(图13b的上下方向)两端的长度方向(图13b的左右方向)上的长度之差变大,由此,正极板46的从厚度方向一端侧观察的情况下的形状自长条的矩形弯曲变形为正极活性物质层24侧为内侧的大致圆弧形。在图13b中,夸张地示出了正极板46的弯曲。如上所述正极板46变形,由此,在包括正极板46而形成卷绕形的电极体20的情况下的正极板46的卷绕错位变得容易发生。
[0081]
再者,在比较例2中,由于保护层25的隆起部25b被压缩,因此在正极芯体33中的、设有正极活性物质层34的部分和设有保护层25的部分的伸长差异变小,由此,如表1所示,翘曲的量能够减小到9mm。另一方面,在比较例2中,在正极芯体33的保护层25形成部的芯体暴露部侧端p附近产生了褶皱。认为其理由在于,由于保护层25的隆起部25b与保护层25的芯体暴露部侧端p连续,因此在压缩工序中,正极芯体33在保护层25形成部的芯体暴露部侧端p附近被按压。更具体而言认为,由于保护层25的芯体暴露部侧端p附近的包括隆起部25b的部分的厚度和正极芯体33的厚度之差较大,因此会由于正极芯体33在保护层25的芯体暴露部侧端p附近被按压而致使正极芯体33的以该芯体暴露部侧端p为分界的两侧的伸长差异变大。由此,可以认为正极芯体33在芯体暴露部侧端p附近产生了褶皱。
[0082]
另外,在比较例3中,也与比较例2同样地,保护层25的隆起部25c被压缩,但不同于比较例2,隆起部25c与正极活性物质层34相邻。由此,在比较例3中,在正极芯体33中的设有正极活性物质层34的部分和配置有保护层25的向宽度方向外侧远离正极活性物质层34的部分的部分,伸长差异变大,由此,如表1所示,翘曲的量增大到14mm。再者,在比较例3中,在正极芯体33的保护层25形成部和正极活性物质层34的形成部的分界部附近产生了褶皱。认为其理由在于,保护层25的隆起部25c与正极活性物质层侧端q连续,在压缩工序中,正极芯体33在设有正极活性物质层34的部分和设有隆起部25c的部分这两个位置被按压。更具体而言认为,保护层25的正极活性物质层侧端q的包括隆起部25c的部分的厚度与正极活性物质层34的厚度之差较大,因此会由于正极芯体33在保护层25的正极活性物质层侧端q附近以及正极活性物质层34形成部被按压而致使正极芯体33在保护层25和正极活性物质层34的分界部的两侧的伸长差异变大。由此,可以认为在该分界部附近产生了褶皱。
[0083]
在上述的实施方式中,对正极板22在正极芯体23的两面形成有正极活性物质层24的情况进行了说明,但通过本公开的制造方法制造的正极板并不限定于这样的结构,也可以使正极板为仅在正极芯体的单面形成有正极活性物质层的结构。
[0084]
附图标记说明
[0085]
10、非水电解质二次电池(二次电池);12、外壳体;14、封口板;15、正极端子;16、负极端子;20、电极体;22、正极板;22a、主体部;22b、正极芯体暴露部;23、正极芯体;24、正极活性物质层;25、保护层;25a~25c、隆起部;26、负极板;26a、主体部;26b、负极芯体暴露部;
27、负极芯体;28、负极活性物质层;30、31、分隔件;32、切断前正极板;32a、主体部;32b、正极芯体暴露部;33、正极芯体;34、正极活性物质层;40、冲压机;41、压缩辊;42、中间按压部;43、端按压部;46、正极板;47、正极集电体;48、正极承接构件;50、负极集电体;58、负极承接构件;60、绝缘带;61、第1绝缘构件;62、第2绝缘构件;63~65、切断前正极板。

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