JP2014235930A - Manufacturing method of nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水電解質二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery.
従来、シート状に形成された一対の電極（正極および負極）を、セパレータを介して積層し、捲回することによって作製される偏平状の電極体と、当該電極体を電解液と共に収納する略直方体状のケースとを具備する非水電解質二次電池が広く知られている。 Conventionally, a flat electrode body produced by laminating and winding a pair of electrodes (positive electrode and negative electrode) formed in a sheet shape via a separator, and an abbreviation for storing the electrode body together with an electrolytic solution A nonaqueous electrolyte secondary battery including a rectangular parallelepiped case is widely known.
一般的に、上記のような非水電解質二次電池は、当該電池を拘束しつつ、初期充電を行う初期充電工程、および当該初期充電工程を経た電池を拘束しつつ、高温下（例えば、６０℃以上）で所定の期間保管する高温エージング工程等を経ることによって、最終的な製品となる（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、非水電解質二次電池の電極体の構造によっては、高温エージング工程を経た場合に、極めて高い確率で、電極体の特定の位置に短絡が生じる。
In general, the non-aqueous electrolyte secondary battery as described above has an initial charging process for performing initial charging while restraining the battery, and a battery that has undergone the initial charging process at a high temperature (for example, 60 The final product is obtained through a high-temperature aging process or the like that is stored for a predetermined period of time (for example, Patent Document 1).
However, depending on the structure of the electrode body of the nonaqueous electrolyte secondary battery, a short circuit occurs at a specific position of the electrode body with a very high probability when the high temperature aging process is performed.
以下では、図８〜図１２を参照して、高温エージング工程を経た場合に、極めて高い確率で短絡が生じるリチウムイオン二次電池（以下、「不良電池」と記す）について説明する。 Below, with reference to FIGS. 8-12, the lithium ion secondary battery (henceforth a "defective battery") which produces a short circuit with a very high probability when it passes through a high temperature aging process is demonstrated.
図８に示すように、不良電池の電極体は、偏平状に形成され、上端部に形成された湾曲部分である上方アール部と、下端部に形成された湾曲部分である下方アール部と、上方アール部および下方アール部に連続する平坦部とを有する。
不良電池の電極体は、正極と、前記正極よりも外側（電極体の外周面側）に位置する負極と、第一セパレータと、前記第一セパレータおよび前記負極よりも外側（電極体の外周面側）に位置する第二セパレータとを具備する。不良電池の電極体において、負極の最外周部分は、少なくとも第二セパレータによって覆われている。
As shown in FIG. 8, the electrode body of the defective battery is formed in a flat shape, an upper rounded portion that is a curved portion formed at the upper end portion, and a lower rounded portion that is a curved portion formed at the lower end portion, A flat portion that is continuous with the upper rounded portion and the lower rounded portion.
The electrode body of the defective battery includes a positive electrode, a negative electrode located outside the positive electrode (on the outer peripheral surface side of the electrode body), a first separator, and an outer side (outer peripheral surface of the electrode body) than the first separator and the negative electrode. And a second separator located on the side). In the electrode body of the defective battery, the outermost peripheral portion of the negative electrode is covered with at least the second separator.
不良電池の電極体においては、各セパレータの捲回方向の長さが各電極のそれよりも大きく、各セパレータの捲回方向における終端部分には、いずれの電極にも接触しない余剰部が存在している。各セパレータの余剰部は、下方アール部には位置せず、平坦部から上方アール部にかけて位置している。 In the electrode body of a defective battery, the length of each separator in the winding direction is larger than that of each electrode, and the terminal portion of each separator in the winding direction has a surplus portion that does not contact any electrode. ing. The surplus part of each separator is not located in the lower round part, but is located from the flat part to the upper round part.
図９に示すように、不良電池の電極体は、上方アール部において、第二セパレータにおける余剰部の終端が、第二セパレータの捲回方向における中途部に、巻止テープによって固定されることにより、捲回状態が維持される。
また、不良電池の電極体においては、正極の正極集電体における、正極活物質を含む正極合剤層が形成されていない部分（以下、「正極未担持部」と記す）と、負極の負極集電体における、負極活物質を含む負極合剤層が担持されていない部分とが露出するように、第一セパレータおよび第二セパレータに対して、正極および負極が捲回軸方向にずれた状態で捲回されている。
As shown in FIG. 9, the electrode body of the defective battery has an upper rounded portion where the end of the surplus portion of the second separator is fixed to the middle portion in the winding direction of the second separator by a winding tape. The winding state is maintained.
Further, in the electrode body of the defective battery, in the positive electrode current collector of the positive electrode, the portion where the positive electrode mixture layer containing the positive electrode active material is not formed (hereinafter referred to as “positive electrode unsupported portion”), and the negative electrode of the negative electrode The state in which the positive electrode and the negative electrode are shifted in the winding axis direction with respect to the first separator and the second separator so that the portion of the current collector where the negative electrode mixture layer containing the negative electrode active material is not supported is exposed. Has been wound up.
不良電池においては、高温エージング工程を経た場合に、以下の部分で、極めて高い確率で短絡が生じる。
即ち、一対の電極の最外周部分であって、上方アール部の正極未担持部側に位置する部分である（図８および図９における丸印で囲まれた部分参照）。
In a defective battery, when a high temperature aging process is performed, a short circuit occurs at a very high probability in the following portions.
That is, it is the outermost peripheral part of the pair of electrodes and is the part located on the positive electrode unsupported part side of the upper rounded part (see the part surrounded by a circle in FIGS. 8 and 9).
発明者等は、上記の短絡の原因を精査した結果、２つのセパレータの余剰部が短絡の原因となっているということを突き止めた。 As a result of examining the cause of the short circuit, the inventors have found that the surplus portion of the two separators causes the short circuit.
図１０に示すように、不良電池の電極体において、負極の最外周部分の外側に形成された負極合剤層（図１０における上側の負極合剤層）には、対向する正極合剤層が存在しない。
そのため、初期充電工程が行われた場合、不良電池の電極体における正極未担持部側において、負極の最外周部分の内側に形成された負極合剤層（図１０における下側の負極合剤層）に対向する正極合剤層から、負極の最外周部分の外側に形成された負極合剤層へと、リチウムイオンが回り込み、当該正極合剤層からリチウムイオンが過剰に脱離するおそれがある。
つまり、負極の最外周部分の内側に形成された負極合剤層に対向する正極合剤層においては、負極の最外周部分の内側に形成された負極合剤層からのみならず、負極の最外周部分の外側に形成された負極合剤層からもリチウムイオンを引き抜かれることとなり、リチウムイオンが過剰に脱離するのである。
なお、図１０においては、説明の便宜上、正極の最外周部分および負極の最外周部分以外の図示を省略している。
As shown in FIG. 10, in the electrode body of a defective battery, the negative electrode mixture layer (the upper negative electrode mixture layer in FIG. 10) formed outside the outermost peripheral portion of the negative electrode has an opposing positive electrode mixture layer. not exist.
Therefore, when the initial charging step is performed, the negative electrode mixture layer (the lower negative electrode mixture layer in FIG. 10) formed inside the outermost peripheral portion of the negative electrode on the positive electrode unsupported portion side of the electrode body of the defective battery. ) From the positive electrode mixture layer facing to the negative electrode mixture layer formed outside the outermost peripheral portion of the negative electrode, and lithium ions may be excessively desorbed from the positive electrode mixture layer. .
That is, in the positive electrode mixture layer facing the negative electrode mixture layer formed inside the outermost peripheral portion of the negative electrode, not only the negative electrode mixture layer formed inside the outermost peripheral portion of the negative electrode but also the outermost portion of the negative electrode. Lithium ions are also extracted from the negative electrode mixture layer formed outside the outer peripheral portion, and the lithium ions are excessively desorbed.
In FIG. 10, illustrations other than the outermost peripheral part of the positive electrode and the outermost peripheral part of the negative electrode are omitted for convenience of explanation.
また、図１１に示すように、不良電池の電極体における、２つのセパレータの余剰部が位置する部分は、負極の最外周部分の外側に、第二セパレータ、第一セパレータの余剰部、および第二セパレータの余剰部が積層した状態となっているため、負極の最外周部分の外側には、２つのセパレータの余剰部に浸透した分の電解液が余分に存在することとなる。
したがって、負極の最外周部分の内側に形成された負極合剤層に対向する正極合剤層から負極の最外周部分の外側に形成された負極合剤層へのリチウムイオンの回り込み（図１０参照）が促進される。
In addition, as shown in FIG. 11, in the electrode body of the defective battery, the portion where the surplus portion of the two separators is located outside the outermost peripheral portion of the negative electrode, the surplus portion of the first separator, and the first separator Since the surplus portions of the two separators are in a laminated state, the electrolyte solution that has permeated into the surplus portions of the two separators is present outside the outermost peripheral portion of the negative electrode.
Accordingly, lithium ions wrap around from the positive electrode mixture layer facing the negative electrode mixture layer formed inside the outermost peripheral portion of the negative electrode to the negative electrode mixture layer formed outside the outermost peripheral portion of the negative electrode (see FIG. 10). ) Is promoted.
その結果、リチウムイオンが過剰に脱離した正極合剤層が局所的に高電位となり、当該正極合剤層が不安定な状態となる。
この状態で、高温エージング工程を行った場合には、不安定な正極合剤層から正極合剤が溶出し、当該正極合剤を成す金属（例えば、Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏ）が負極に析出することにより、極めて高い確率で短絡が生じることとなる。
As a result, the positive electrode mixture layer from which lithium ions are excessively desorbed is locally at a high potential, and the positive electrode mixture layer becomes unstable.
In this state, when a high temperature aging process is performed, the positive electrode mixture is eluted from the unstable positive electrode mixture layer, and the metals (for example, Mn, Ni and Co) forming the positive electrode mixture are deposited on the negative electrode. As a result, a short circuit occurs with a very high probability.
このように、不良電池においては、２つのセパレータの余剰部が短絡の原因となっているということが明らかとなった。
しかしながら、不良電池の電極体における、２つのセパレータの余剰部が位置する部分は、上方アール部以外に存在するにも関わらず、上方アール部以外では、短絡が殆ど生じなかった。
この点について、発明者等は、初期充電工程において、不良電池を拘束することが影響しているということを突き止めた。
Thus, it became clear that in the defective battery, the surplus portion of the two separators caused the short circuit.
However, although the portion where the surplus portion of the two separators is located in the electrode body of the defective battery is present in a portion other than the upper round portion, the short circuit hardly occurred in the portion other than the upper round portion.
In this regard, the inventors have found that restraining a defective battery has an influence in the initial charging step.
図１２に示すように、初期充電工程においては、電極体が押圧されるように、所定の拘束装置を用いて、ケースの４つの側面のうちの２つの幅広面を押圧することによって、不良電池を拘束している。
このように、ケースを介して、電極体を押圧するため、ケースの変形状態によって、電極体に付与される荷重が変化する。つまり、ケースは、その場所によって変形し易さが異なるため、電極体に付与される荷重が不均一となる。
ケースの中央部は、特に変形し易い。また、ケースの下部は、ケースの底面によって若干変形を阻害されるが、ケースは、一般的に絞り成形によって作製されているため、変形し易い。
しかしながら、ケースの上部は、蓋部が溶接によって固定されているため、他の部分よりも変形し難い。
そのため、ケースの上部によって電極体に付与される荷重は、他の部分よりも低くなっている。
As shown in FIG. 12, in the initial charging step, the defective battery is pressed by pressing two wide surfaces of the four side surfaces of the case using a predetermined restraining device so that the electrode body is pressed. Is restrained.
Thus, since the electrode body is pressed through the case, the load applied to the electrode body changes depending on the deformation state of the case. That is, since the ease of deformation of the case varies depending on the location, the load applied to the electrode body becomes non-uniform.
The central part of the case is particularly easily deformed. Moreover, although the deformation | transformation of the lower part of a case is inhibited a little with the bottom face of a case, since a case is generally produced by drawing, it is easy to deform | transform.
However, the upper part of the case is harder to deform than the other parts because the lid is fixed by welding.
Therefore, the load applied to the electrode body by the upper part of the case is lower than the other parts.
電極体に所定値以上の荷重が付与されると、電極体のセパレータから電解液が絞り出されて、当該荷重が付与された部分の電解液の量が少なくなるため、負極の最外周部分の内側に形成された負極合剤層に対向する正極合剤層から負極の最外周部分の外側に形成された負極合剤層へのリチウムイオンの回り込み（図１０参照）が促進されず、２つのセパレータの余剰部が位置する部分においても短絡が生じない。ケースの中央部および下部は、前述のように変形し易いため、電極体の中央部および下部はケースから受ける荷重が大きく、２つのセパレータの余剰部が位置した場合であっても短絡が生じない。
しかしながら、前述のように、ケースの上部によって電極体に付与される荷重は、他の部分よりも低いため、電極体の上部においては、充分にセパレータから電解液が絞り出されずに、電解液が余分に存在することとなる。特に、電極体の上方アール部は、押圧され難いため、電極体の上方アール部において短絡が生じていたのである。
When a load of a predetermined value or more is applied to the electrode body, the electrolyte solution is squeezed out from the separator of the electrode body, and the amount of the electrolyte solution in the portion to which the load is applied decreases. The lithium ion wraparound (see FIG. 10) from the positive electrode mixture layer facing the negative electrode mixture layer formed on the inner side to the negative electrode mixture layer formed outside the outermost peripheral portion of the negative electrode is not promoted. A short circuit does not occur even in the portion where the excess portion of the separator is located. Since the central part and the lower part of the case are easily deformed as described above, the central part and the lower part of the electrode body receive a large load from the case, and no short circuit occurs even when the surplus part of the two separators is located. .
However, as described above, the load applied to the electrode body by the upper part of the case is lower than the other parts. Therefore, the electrolyte solution is not sufficiently squeezed out from the separator at the upper part of the electrode body. There will be an extra. In particular, since the upper round portion of the electrode body is difficult to be pressed, a short circuit has occurred in the upper round portion of the electrode body.
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、高温エージング工程における短絡の発生を抑制可能な非水電解質二次電池の製造方法を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the above situations, and makes it a subject to provide the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery which can suppress generation | occurrence | production of the short circuit in a high temperature aging process.
本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法は、電解液が含浸することにより発電要素として機能し、上端部および下端部に、それぞれ湾曲部分である上方アール部および下方アール部が形成される偏平状の電極体を具備する非水電解質二次電池の製造方法であって、正極集電体の両面に正極合剤層が形成された正極、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された負極、および複数のセパレータを所定の順序で積層し捲回することにより、前記負極が前記正極より外側に位置し、かつ、前記正極集電体における前記正極合剤層が形成されていない部分である正極未担持部、および前記負極集電体における前記負極合剤層が形成されていない部分である負極未担持部が、それぞれ捲回軸方向における一端部および他端部にて露出した前記電極体を作製する工程と、前記複数のセパレータよりも前記電解液の含浸性が低い被覆部材を、少なくとも、当該被覆部材における前記正極未担持部側の側端が、前記負極における前記正極未担持部側の側端よりも前記正極未担持部側に位置するように、かつ、少なくとも、前記上方アール部の捲回方向における全域を覆うように、前記電極体における上方アール部の外周面に設ける工程と、上面が開口した箱状の収納部と、当該収納部の上面の開口を塞ぐ蓋部と、を有するケースに、前記被覆部材が設けられた電極体を収納する工程と、前記電極体が収納されたケースの内部に前記電解液を注液し、当該電極体に前記電解液を含浸させる工程と、を含む。 The non-aqueous electrolyte secondary battery manufacturing method according to the present invention functions as a power generation element by impregnating with an electrolytic solution, and an upper rounded portion and a lower rounded portion that are curved portions are formed at the upper end portion and the lower end portion, respectively. A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a flat electrode body comprising: a positive electrode in which a positive electrode mixture layer is formed on both sides of a positive electrode current collector; and a negative electrode mixture layer on both sides of the negative electrode current collector By laminating and winding a plurality of separators in a predetermined order, the negative electrode is positioned outside the positive electrode, and the positive electrode mixture layer in the positive electrode current collector is formed. A negative electrode unsupported portion that is not formed, and a negative electrode unsupported portion that is a portion where the negative electrode mixture layer is not formed in the negative electrode current collector at one end and the other end in the winding axis direction, respectively. Exposed electrode body A step of producing a coating member having a lower electrolyte impregnation property than the plurality of separators, and at least a side end of the coating member on the positive electrode unsupported portion side is on the positive electrode unsupported portion side of the negative electrode A step of being provided on the outer peripheral surface of the upper rounded portion of the electrode body so as to be positioned closer to the positive electrode unsupported portion than the side end and to cover at least the entire region in the winding direction of the upper rounded portion; A step of storing the electrode body provided with the covering member in a case having a box-shaped storage portion having an upper surface opened and a lid portion closing the opening of the upper surface of the storage portion; and the electrode body is stored. Injecting the electrolyte into the case, and impregnating the electrode body with the electrolyte.
本発明によれば、高温エージング工程における短絡の発生を抑制できる。 According to the present invention, the occurrence of a short circuit in the high temperature aging process can be suppressed.
以下では、図１〜図３を参照して、本発明に係る非水電解質二次電池の一実施形態である電池１について説明する。
なお、説明の便宜上、図１における上下方向を電池１の上下方向と定義する。
Below, with reference to FIGS. 1-3, the
For convenience of explanation, the vertical direction in FIG. 1 is defined as the vertical direction of the
図１に示すように、電池１は、略直方体状のケース１０と、ケース１０の内部に収納された電極体２０とを具備し、所謂、角型のリチウムイオン二次電池として構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ケース１０は、アルミニウム合金等から成る略直方体状の容器である。
ケース１０は、上面が開口した収納部１１、および収納部１１の上面の開口を塞ぐ蓋部１２を有する。
The
The
収納部１１は、略直方体形状を有する箱体であり、上面が開口している。収納部１１の内部には、電極体２０が収納されている。
The
蓋部１２は、収納部１１における上面の開口に応じた形状を有する平板であり、溶接によって収納部１１と接合されている。蓋部１２には、電池１の外部端子として機能する正極端子１３および負極端子１４が固定されている。
The
電極体２０は、シート状の一対の電極が、複数のセパレータを介して積層され、捲回されることによって作製されている。電極体２０は、ケース１０の内部に電解液が注液され、当該電解液が含浸することにより発電要素として機能する。
The
図２に示すように、電極体２０は、偏平状に形成され、上端部に形成された湾曲部分である上方アール部２０ａと、下端部に形成された湾曲部分である下方アール部２０ｂと、上方アール部２０ａおよび下方アール部２０ｂに連続する平坦部分である平坦部２０ｃとを有する。
As shown in FIG. 2, the
電極体２０は、前記一対の電極である正極２１および負極２２、ならびに前記複数のセパレータである第一セパレータ２３および第二セパレータ２４を備え、外側（電極体２０の外周面側）から、第二セパレータ２４、負極２２、第一セパレータ２３、正極２１の順となるように構成されている。
電極体２０においては、負極２２が正極２１よりも外側に配置されており、負極２２の最外周部分は、第二セパレータ２４によって覆われている。
The
In the
図３に示すように、正極２１は、シート状の正極集電体２１ａと、正極集電体２１ａの両面に形成された正極合剤層２１ｂとを備える電極である。
正極集電体２１ａは、アルミニウム、チタンまたはステンレス鋼等の金属箔から成る集電体である。
正極合剤層２１ｂは、正極活物質を含む正極合剤から成る電極合剤層である。正極合剤層２１ｂは、正極集電体２１ａの各表面の一部を除いて形成されている。
なお、図３においては、説明の便宜上、正極２１の最外周部分および負極２２の最外周部分、ならびにそれらの近傍に位置するセパレータの一部分のみを図示している。
As shown in FIG. 3, the
The positive electrode
The positive
In FIG. 3, for convenience of explanation, only the outermost peripheral portion of the
負極２２は、シート状の負極集電体２２ａと、負極集電体２２ａの両面に形成された負極合剤層２２ｂとを備える電極である。
負極集電体２２ａは、銅、ニッケルまたはステンレス鋼等の金属箔から成る集電体である。
負極合剤層２２ｂは、負極活物質を含む負極合剤から成る電極合剤層である。負極合剤層２２ｂは、正極合剤層２１ｂと同様に、負極集電体２２ａの各表面の一部を除いて形成されている。
The
The negative electrode
The negative
第一セパレータ２３は、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）等の絶縁体から成るセパレータである。
図２に示すように、第一セパレータ２３の捲回方向の長さは、正極２１の捲回方向の長さよりも大きく、かつ、負極２２の捲回方向の長さよりも大きい。そのため、第一セパレータ２３が電極体２０の一部として捲回された際、第一セパレータ２３の捲回方向における終端部分には、正極２１および負極２２の双方に接触しない余剰部２３ａが生じる。
余剰部２３ａは、電極体２０の下方アール部２０ｂに位置しないように、電極体２０の平坦部２０ｃから上方アール部２０ａにかけて配置されている。
The
As shown in FIG. 2, the length of the
The
第二セパレータ２４は、第一セパレータ２３と略同様に構成されたセパレータである。
第二セパレータ２４の捲回方向の長さは、正極２１の捲回方向の長さよりも大きく、かつ、負極２２の捲回方向の長さよりも大きい。そのため、第二セパレータ２４が電極体２０の一部として捲回された際、第二セパレータ２４の捲回方向における終端部分には、正極２１および負極２２の双方に接触しない余剰部２４ａが生じる。
余剰部２４ａは、電極体２０の下方アール部２０ｂに位置しないように、電極体２０の平坦部２０ｃから上方アール部２０ａにかけて配置されている。
The
The length of the
The
図４に示すように、電極体２０は、上方アール部２０ａにおいて、第二セパレータ２４における余剰部２４ａの終端が、第二セパレータ２４の捲回方向における中途部に、巻止テープ２５によって固定されることにより、捲回状態が維持されている。
As shown in FIG. 4, in the upper
電極体２０においては、正極２１の正極集電体２１ａにおける正極合剤層２１ｂが形成されていない部分である正極未担持部２１ｃ、および負極２２の負極集電体２２ａにおける負極合剤層２２ｂが形成されていない部分である負極未担持部２２ｃが露出するように、正極２１および負極２２が、第一セパレータ２３および第二セパレータ２４に対して、互いに捲回軸方向における逆向きにずれた状態で捲回されている。つまり、正極未担持部２１ｃおよび負極未担持部２２ｃは、それぞれ電極体２０の捲回軸方向における一端部および他端部に位置している。
なお、図示していないが、正極２１の正極未担持部２１ｃは、所定の部材を介して、正極端子１３（図１参照）と電気的に接続され、負極２２の負極未担持部２２ｃは、所定の部材を介して、負極端子１４（図１参照）と電気的に接続されている。
In the
Although not shown, the positive electrode
電極体２０における上方アール部２０ａの外周面には、被覆部材３０が設けられている。
被覆部材３０は、第一セパレータ２３および第二セパレータ２４よりも電解液の含浸性が極めて低いシート状の部材である。被覆部材３０としては、絶縁性および耐薬品性に優れた素材を採用することが好ましく、電極体２０の捲回状態を維持するための巻止テープ２５と同様のテープを採用することが可能である。
A covering
The covering
図３に示すように、被覆部材３０は、従来の不良電池の電極体において短絡が生じていた部分（図８参照）に相当する、電極体２０の特定部分を覆うように設けられ、被覆部材３０における正極未担持部２１ｃ側の側端が、負極２２における正極未担持部２１ｃ側の側端よりも正極未担持部２１ｃ側に位置するように配置されている。
図４に示すように、被覆部材３０は、上方アール部２０ａの捲回方向における外周面全域を覆うように設けられている。本実施形態においては、電極体２０の平坦部２０ｃにおける一方の外周面と上方アール部２０ａの外周面との境界から、電極体２０の平坦部２０ｃにおける他方の外周面と上方アール部２０ａの外周面との境界にかけて、被覆部材３０が設けられている。
以上のように設けられた被覆部材３０により、ケース１０の内部に電解液が注液された際、第一セパレータ２３および第二セパレータ２４における、被覆部材３０に覆われた部分に、電解液が浸透し難くなる。
更に、被覆部材３０により、上方アール部２０ａにおける負極２２の最外周部分への酸素の供給が制限される。
As shown in FIG. 3, the covering
As shown in FIG. 4, the covering
When the electrolytic solution is injected into the
Furthermore, the covering
以下では、図５〜図７を参照して、本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法の一実施形態である、電池１の製造工程Ｓ１について説明する。
Below, with reference to FIGS. 5-7, manufacturing process S1 of the
図５に示すように、製造工程Ｓ１は、電極体作製工程Ｓ１０と、被覆工程Ｓ２０と、収納工程Ｓ３０と、注液工程Ｓ４０と、初期充電工程Ｓ５０と、高温エージング工程Ｓ６０とを含む。 As shown in FIG. 5, the manufacturing process S <b> 1 includes an electrode body manufacturing process S <b> 10, a covering process S <b> 20, a storage process S <b> 30, a liquid injection process S <b> 40, an initial charging process S <b> 50, and a high temperature aging process S <b> 60.
電極体作製工程Ｓ１０は、電極体２０を作製する工程である。
電極体作製工程Ｓ１０においては、正極２１、負極２２、第一セパレータ２３、および第二セパレータ２４を所定の順序で積層して捲回した後、当該捲回体を偏平状に変形させることによって電極体２０を作製する。
The electrode body manufacturing step S10 is a process of manufacturing the
In the electrode body manufacturing step S10, the
被覆工程Ｓ２０は、電極体作製工程Ｓ１０にて作製された電極体２０の所定位置に、被覆部材３０を設ける工程である。
被覆工程Ｓ２０においては、被覆部材３０を、被覆部材３０における正極未担持部２１ｃ側の側端が、負極２２における正極未担持部２１ｃ側の側端よりも正極未担持部２１ｃ側に位置するように、かつ、上方アール部２０ａの捲回方向における外周面全域を覆うように、電極体２０に貼り付ける（図３および図４参照）。
The covering step S20 is a step of providing the covering
In the covering step S20, the covering
収納工程Ｓ３０は、被覆部材３０が設けられた電極体２０を、ケース１０の内部に収納する工程である。
収納工程Ｓ３０においては、電極体２０を収納部１１の内部に収納し、収納部１１における上面の開口を蓋部１２によって塞いだ後、収納部１１と蓋部１２とを溶接によって接合する。
The housing step S30 is a step of housing the
In the housing step S30, the
注液工程Ｓ４０は、電極体２０が収納されたケース１０の内部に電解液を注液する工程である。
注液工程Ｓ４０においては、ケース１０の蓋部１２に形成された注液口からケース１０の内部に電解液を注液することにより、当該電解液を電極体２０に含浸させる。
なお、以下では、電解液が含浸した電極体２０がケース１０の内部に収納された状態の未完成の電池を、便宜上、「中間品」と記す。
The liquid injection step S40 is a step of injecting an electrolytic solution into the
In the liquid injection process S <b> 40, the
Hereinafter, an incomplete battery in which the
初期充電工程Ｓ５０は、電極体２０がケース１０の収納部１１を介して押圧されるように中間品を拘束しつつ、充電を行う工程である。
図６に示すように、初期充電工程Ｓ５０においては、まず、電極体２０が押圧されるように、所定の拘束装置を用いて、ケース１０における収納部１１の４つの側面のうちの２つの幅広面を押圧することによって、中間品を拘束する。
The initial charging step S50 is a step of performing charging while restraining the intermediate product such that the
As shown in FIG. 6, in the initial charging step S <b> 50, first, two wide ones of the four side surfaces of the
そして、拘束された中間品の充電を行う。
この時、電極体２０における上方アール部２０ａの外周面には、被覆部材３０が設けられているため、第一セパレータ２３および第二セパレータ２４における、被覆部材３０に覆われた部分には、電解液が過剰に浸透していない。そのため、第一セパレータ２３および第二セパレータ２４における、被覆部材３０に覆われた部分に浸透した電解液を介しての、負極２２の最外周部分の内側に形成された負極合剤層２２ｂに対向する正極合剤層２１ｂから、負極２２の最外周部分の外側に形成された負極合剤層２２ｂへの、リチウムイオンの回り込み（図１０参照）が抑制される。
電極体２０の上方アール部２０ａには、第一セパレータ２３の余剰部２３ａ、および第二セパレータ２４の余剰部２４ａが位置し、電解液が過剰に存在し易い状態となっている。更に、ケース１０の収納部１１の上部は、溶接によって固定された蓋部１２により変形し難いため、電極体２０の上方アール部２０ａに付与される荷重が低く、上方アール部２０ａに位置する第一セパレータ２３および第二セパレータ２４から充分に電解液を絞り出すことが困難となっている。しかしながら、電極体２０における上方アール部２０ａの外周面の所定位置には、被覆部材３０が設けられているため、上記のようなリチウムイオンの回り込みが促進されることがないのである。
なお、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃには、被覆部材３０が配置されていないが、収納部１１の下部および中央部は、上部に比べて変形し易い。そのため、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃに位置する第一セパレータ２３および第二セパレータ２４から電解液が充分に絞り出され、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃにおいて、上記のようなリチウムイオンの回り込みが促進されることがない。
Then, the bound intermediate product is charged.
At this time, since the covering
In the upper
The covering
更に、被覆部材３０により、上方アール部２０ａにおける負極２２の最外周部分への酸素の供給が制限されている。
平坦部２０ｃは、中間品が拘束された際、ケース１０の側面に接触するため、その外側の空間（平坦部２０ｃとケース１０との間の空間）が略消失した状態となるが、上方アール部２０ａは、ケース１０に接触することはないため、その外側の空間（上方アール部２０ａとケース１０との間の空間）が維持される。そのため、上方アール部２０ａは、平坦部２０ｃよりも酸素が供給され易い状態となっている。通常、このような状態では、上方アール部２０ａにおいて、上記のようなリチウムイオンの回り込みが促進されることとなる。しかしながら、電極体２０における上方アール部２０ａの外周面の所定位置には、被覆部材３０が設けられているため、上記のようなリチウムイオンの回り込みが促進されることがないのである。
Further, the covering
Since the flat portion 20c comes into contact with the side surface of the
このように、被覆工程Ｓ２０にて、被覆部材３０を、被覆部材３０における正極未担持部２１ｃ側の側端が、負極２２における正極未担持部２１ｃ側の側端よりも正極未担持部２１ｃ側に位置するように、かつ、上方アール部２０ａの捲回方向における外周面全域を覆うように設けることにより、初期充電工程Ｓ５０にて、上記のようなリチウムイオンの回り込みを抑制できる。
In this way, in the coating step S20, the side end of the covering
なお、被覆部材３０は、少なくとも、その正極未担持部２１ｃ側の側端が、負極２２における正極未担持部２１ｃ側の側端よりも正極未担持部２１ｃ側に位置するように配置されていればよく、例えば、被覆部材３０の一部が正極未担持部２１ｃ上に位置するように設けてもよい。
また、図７に示すように、被覆部材３０を、電極体２０の上方アール部２０ａの外周面における、正極２１の正極未担持部２１ｃ近傍から負極２２の負極未担持部２２ｃ近傍にかけて設けることも可能である。
斯かる場合、被覆部材３０が電極体２０の捲回状態を維持する部材として機能するため、巻止テープ２５が不要となる。
The covering
Further, as shown in FIG. 7, the covering
In such a case, since the covering
また、被覆部材３０は、少なくとも、上方アール部２０ａの捲回方向における全域を覆うように配置されていればよい。換言すれば、少なくとも、電極体２０の平坦部２０ｃにおける一方の外周面と上方アール部２０ａの外周面との境界から、電極体２０の平坦部２０ｃにおける他方の外周面と上方アール部２０ａの外周面との境界にかけて、被覆部材３０が配置されていればよい。
被覆部材３０を平坦部２０ｃ上に位置するように配置することも可能であるが、前記拘束装置によって中間品を拘束する際の圧力が不均一となるため、上方アール部２０ａのみを覆うように被覆部材３０を配置することが好ましい。
Moreover, the coating | coated
Although it is possible to arrange the covering
高温エージング工程Ｓ６０は、初期充電工程Ｓ５０を経た中間品を高温下で保管する工程である。
高温エージング工程Ｓ６０においては、初期充電工程Ｓ５０を経た中間品を前記拘束装置によって拘束し、当該中間品を高温下（例えば、６０℃以上）で所定の期間保管する。
前述のように、初期充電工程Ｓ５０において、上記のようなリチウムイオンの回り込みが抑制されているため、正極２１の正極合剤層２１ｂが局所的に高電位となり、正極合剤層２１ｂが不安定な状態となることが抑制されている。
そのため、高温エージング工程Ｓ６０を経た場合でも、正極２１の正極合剤層２１ｂから正極活物質が溶出し、当該正極活物質を成す金属（例えば、Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏ）が負極２２に析出することを抑制できる。
したがって、高温エージング工程Ｓ６０における短絡を抑制することができる。
The high temperature aging step S60 is a step of storing the intermediate product that has undergone the initial charging step S50 at a high temperature.
In the high temperature aging step S60, the intermediate product that has undergone the initial charging step S50 is restrained by the restraining device, and the intermediate product is stored at a high temperature (for example, 60 ° C. or more) for a predetermined period.
As described above, in the initial charging step S50, since the wraparound of lithium ions as described above is suppressed, the positive
Therefore, even when the high temperature aging step S60 is performed, the positive electrode active material is eluted from the positive
Therefore, the short circuit in high temperature aging process S60 can be suppressed.
なお、前述のように、電極体２０の上方アール部２０ａに位置する、第一セパレータ２３の余剰部２３ａ、および第二セパレータ２４の余剰部２４ａが、高温エージング工程Ｓ６０における短絡の原因となっている。
そのため、電極体２０の上方アール部２０ａに余剰部２３ａ・２４ａを配置しないことにより、初期充電工程Ｓ５０におけるリチウムイオンの回り込みを更に抑制することができ、ひいては高温エージング工程Ｓ６０における短絡を更に抑制することができる。
電極体２０の上方アール部２０ａに余剰部２３ａ・２４ａを配置しないための手段としては、電極体作製工程Ｓ１０にて、上方アール部２０ａに余剰部２３ａ・２４ａが位置しないように、正極２１、負極２２、第一セパレータ２３、および第二セパレータ２４捲回すること、および余剰部２３ａ・２４ａの長さを調整すること等が挙げられる。
In addition, as mentioned above, the
Therefore, by not arranging the
As means for not disposing the
以上のように、製造工程Ｓ１においては、電極体作製工程Ｓ１０、被覆工程Ｓ２０、収納工程Ｓ３０、注液工程Ｓ４０、初期充電工程Ｓ５０、および高温エージング工程Ｓ６０を順に経ることによって、電池１が作製される。
As described above, in the manufacturing process S1, the
１ 電池（非水電解質二次電池）
１０ ケース
１１ 収納部
１２ 蓋部
２０ 電極体
２０ａ 上方アール部
２０ｂ 下方アール部
２０ｃ 平坦部
２１ 正極
２１ａ 正極集電体
２１ｂ 正極合剤層
２１ｃ 正極未担持部
２２ 負極
２２ａ 負極集電体
２２ｂ 負極合剤層
２２ｃ 負極未担持部
２３ 第一セパレータ（セパレータ）
２３ａ 余剰部
２４ 第二セパレータ（セパレータ）
２４ａ 余剰部
２５ 巻止テープ
３０ 被覆部材
1 battery (non-aqueous electrolyte secondary battery)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
正極集電体の両面に正極合剤層が形成された正極、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された負極、および複数のセパレータを所定の順序で積層し捲回することにより、前記負極が前記正極より外側に位置し、かつ、前記正極集電体における前記正極合剤層が形成されていない部分である正極未担持部、および前記負極集電体における前記負極合剤層が形成されていない部分である負極未担持部が、それぞれ捲回軸方向における一端部および他端部にて露出した前記電極体を作製する工程と、
前記複数のセパレータよりも前記電解液の含浸性が低い被覆部材を、少なくとも、当該被覆部材における前記正極未担持部側の側端が、前記負極における前記正極未担持部側の側端よりも前記正極未担持部側に位置するように、かつ、少なくとも、前記上方アール部の捲回方向における全域を覆うように、前記電極体における上方アール部の外周面に設ける工程と、
上面が開口した箱状の収納部と、当該収納部の上面の開口を塞ぐ蓋部と、を有するケースに、前記被覆部材が設けられた電極体を収納する工程と、
前記電極体が収納されたケースの内部に前記電解液を注液し、当該電極体に前記電解液を含浸させる工程と、を含む、
ことを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。 A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a flat electrode body that functions as a power generation element when impregnated with an electrolytic solution, and has an upper rounded portion and a lower rounded portion that are curved portions at the upper end portion and the lower end portion, respectively. A manufacturing method of
By laminating and winding a positive electrode having a positive electrode mixture layer formed on both sides of the positive electrode current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer formed on both sides of the negative electrode current collector, and a plurality of separators in a predetermined order A positive electrode unsupported portion in which the negative electrode is located outside the positive electrode and the positive electrode mixture layer is not formed in the positive electrode current collector; and the negative electrode mixture layer in the negative electrode current collector A step of producing the electrode body in which the negative electrode unsupported portion, which is a portion in which is not formed, is exposed at one end and the other end in the winding axis direction, respectively;
A coating member having a lower electrolyte impregnation property than the plurality of separators, at least a side end of the coating member on the positive electrode unsupported portion side is more than a side end of the negative electrode on the positive electrode unsupported portion side. A step of being provided on the outer peripheral surface of the upper rounded portion of the electrode body so as to be positioned on the positive electrode unsupported portion side and at least covering the entire region in the winding direction of the upper rounded portion;
A step of storing the electrode body provided with the covering member in a case having a box-shaped storage portion having an upper surface opened and a lid portion closing the opening of the upper surface of the storage portion;
Injecting the electrolytic solution into a case in which the electrode body is housed, and impregnating the electrode body with the electrolytic solution.
A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery.
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