JP6183393B2 - 蓄電装置の製造方法及び蓄電装置 - Google Patents
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Description
図1〜図7は、本発明の一実施形態の非水電解質二次電池を製造する工程の一部を示す断面図である。図8は、製造された非水電解質二次電池の断面図である。図9は、露出部と集電端子とを接続する接続部の断面画像である。
(負極の準備)
負極17の準備工程では、負極露出部75と金属層77とを有する負極17を準備し、好ましくは負極合剤層73をさらに有する負極17を準備する。
正極集電体31の幅方向一端側(正極露出部35となる部分)を除く部分において正極合剤層33を正極集電体31の両面に形成する(図3)。正極集電体31としては、厚さが5μm以上50μm以下のアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を用いることができる。なお、正極集電体31の幅方向は、正極13の幅方向に対して平行である。
負極露出部75と負極集電端子87との接続工程の前に電極体11を作製することが好ましい。
(負極露出部の折り曲げ)
まず、負極集電端子87を負極露出部75の第1先端面75dに対向させる(図5)。負極集電端子87は、負極外部端子7に接続される第1接続部187と、負極17に接続される第2接続部287とを有する(図8参照)。そのため、第2接続部287を負極露出部75の第1先端面75dに対向させることが好ましい。「負極露出部75の第1先端面75d」とは、負極露出部75が電極体11の軸方向に対して平行に延びている状態において電極体11の軸方向端部に位置する負極露出部75の面を意味する。
(負極露出部と負極集電端子との接続)
金属層77の少なくとも一部が負極露出部75と負極集電端子87の第2接続部287とで挟まれた状態で、負極集電端子87の第2接続部287のうち少なくとも金属層77との接触箇所へエネルギーを照射する(図6)。これにより、負極集電端子87の第2接続部287では、エネルギーが照射された部分において溶融が起こる。ここで、エネルギーは、負極集電端子87の第2接続部287に対して電極体11とは反対側(図6の上側)から、負極集電端子87のうち少なくとも金属層77との接触箇所へ照射される。そのため、溶融した負極集電端子87(負極集電端子87の溶融部)は、自重によって、電極体11側へ移動する。
まず、正極集電端子83を正極露出部35の先端面に対向させる。正極集電端子83は、負極集電端子87と同じく、正極外部端子3に接続される第1接続部183と、正極13に接続される第2接続部283とを有する(図8参照)。そのため、第2接続部283を正極露出部35の先端面に対向させることが好ましい。集電抵抗を低く抑えるという観点から、正極集電端子83は、正極露出部35と同一の材料からなることが好ましく、よって、アルミニウムからなることが好ましい。
まず、電池ケース1を準備する。電池ケース1は、ケース本体2とケース本体2の開口を封止する蓋体4とを有し、例えばアルミニウムからなることが好ましい。蓋体4に設けられた正極外部端子3と正極集電端子83の第1接続部183とを接続し、蓋体4に設けられた負極外部端子7と負極集電端子87の第1接続部187とを接続する。このとき、絶縁部材91によって正極外部端子3及び負極外部端子7と蓋体4とを絶縁し、絶縁部材93によって正極集電端子83及び負極集電端子87と蓋体4とを絶縁する。このようにして蓋体4が電極体11に接続される。
まず、非水電解質を調製する。非水電解質は、非水電解質二次電池の非水電解質として従来公知の構成からなることが好ましく、例えば1種以上の有機溶媒と1種以上のリチウム塩(例えばLiPF6)とを含むことが好ましく、より好ましくは過充電抑制剤(例えばシクロヘキシルベンゼン又はビフェニルなど)をさらに含む。
本実施形態の非水電解質二次電池は、本実施形態の非水電解質二次電池の製造方法にしたがって製造されたものである。つまり、負極露出部75と負極集電端子87とを接続する接続部67は、負極集電端子87を構成する金属(第1金属)と金属層77を構成する金属(第1金属よりも融点が高い第2金属)との合金を含む。
[実施例1]
<リチウムイオン二次電池の製造>
(正極の準備)
正極活物質として、Liと3種の遷移金属元素(Ni、Co及びMn)とを含む複合酸化物を準備した。質量比で90:8:2となるように正極活物質とアセチレンブラック(導電剤)とPVdF(結着剤)とを入れて混合した後、NMP(N-methylpyrrolidone)で希釈した。このようにして正極合剤ペーストを得た。
負極集電体として、厚さが10μmである電解銅箔を準備した。無電解めっき法により、電解銅箔の幅方向一端(以下では「電解銅箔の第1端」と記す)から幅2mmの領域における電解銅箔の両面にニッケル層(厚さが3μm)を形成した。
PE(polyethylene)からなるセパレータを準備した。正極露出部と負極露出部とがセパレータから互いに逆向きに突出するように、正極と負極とセパレータとを配置した。その後、Al箔の幅方向及びCu箔の幅方向に対して平行となるように巻回軸を配置し、その巻回軸を用いて正極、セパレータ及び負極を巻回させた。このようにして得られた電極体(円筒型電極体)に対して互いに逆向きの圧力を与え、扁平な電極体を得た。
第1接続部と第2接続部(長さ:50mm)とを有する正極集電端子(材料:アルミニウム、厚さ:0.6mm、幅:12mm)を準備し、正極集電端子の第2接続部を正極露出部に溶接させた。このようにして正極露出部と正極集電端子とが接続された。
第1接続部と第2接続部(長さ:50mm)とを有する負極集電端子(材料:銅、厚さ:0.6mm、幅:12mm)を準備した。負極集電端子の第2接続部を負極露出部の第1先端面に対向させた後、負極集電端子を移動させて負極集電端子の第2接続部を負極露出部の第1先端面に押し当てた。これにより、ニッケル層が設けられた負極露出部が折れ曲がり、よって、ニッケル層の一部が負極露出部と負極集電端子の第2接続部とで挟まれた。
レーザ光を、負極集電端子の第2接続部に対して電極体とは反対側から、負極集電端子のうちニッケル層との接触箇所へ照射した。このようにして負極露出部と負極集電端子とが接続された。
ケース本体と蓋体とを有する電池ケースを準備した。蓋体には、絶縁部材を挟んで正極外部端子を固定し、別の絶縁部材を挟んで正極集電端子の第1接続部を固定した。また、蓋体には、絶縁部材を挟んで負極外部端子を固定し、別の絶縁部材を挟んで負極集電端子の第1接続部を固定した。このようにして蓋体が電極体に接続された。その後、電極体をケース本体の凹部に入れ、蓋体でケース本体の開口を封止した。
体積比で3:4:3となるように、EC(ethylene carbonate)とDMC(ethyl methyl carbonate)とEMC(dimethyl carbonate)とを混合した。このようにして得られた混合溶媒にLiPF6を添加して、非水電解液を得た。得られた非水電解液では、LiPF6の濃度が1.0mol/Lであった。
30個のリチウムイオン二次電池に対し、25℃において、ハイレート試験を行った。ハイレート試験では、30Cの電流で10秒間、充電を行い、10分間、休止し、5Cの電流で1分間、放電を行い、10分間、休止した。これを1サイクルとして10000サイクル行った。
金属層の構成を表1に示すように変更したことを除いては実施例1に記載の方法にしたがってリチウムイオン二次電池(30個)を製造した。つまり、比較例1では、実施例1における正極露出部と正極集電端子の第2接続部との接続方法と同様の方法で、負極露出部と負極集電端子の第2接続部とを接続した。その後、実施例1に記載の方法にしたがって、30個のリチウムイオン二次電池を評価した。結果を表1に示す。
比較例1では、実施例1〜11に比べて、不具合の発生率が高かった。この結果から、ニッケル層の一部が負極露出部と負極集電端子の第2接続部とで挟まれた状態で負極集電端子のうちニッケル層との接触箇所へエネルギーを照射することが好ましいことが分かった。
Claims (6)
- 電極の幅方向一端に設けられ且つ合剤層が集電体に設けられることなく構成された露出部と前記露出部よりも前記電極の幅方向外側に設けられた集電端子とを接続する接続工程を備え、
前記接続工程では、前記集電端子を構成する第1金属よりも融点が高い第2金属からなる金属層を前記露出部と前記集電端子とで挟んだ状態で前記集電端子のうち少なくとも前記金属層との接触箇所へエネルギーを照射し、
前記露出部と前記電極の幅方向に延びる前記露出部の面に設けられた前記金属層とを有する電極を準備する工程と、
前記接続工程よりも前に行われ、前記金属層の少なくとも一部が前記露出部よりも前記電極の幅方向外側に位置するように前記金属層が設けられた前記露出部を折り曲げる工程とをさらに備える蓄電装置の製造方法。 - 準備する前記電極では、前記合剤層側に位置する金属層の端面は前記金属層側に位置する合剤層の端面から離隔している請求項1に記載の蓄電装置の製造方法。
- 前記第2金属の融点は、前記第1金属の融点よりも100℃以上高い請求項1または請求項2に記載の蓄電装置の製造方法。
- 前記第1金属は、銅であり、
前記第2金属は、ニッケル、チタン、クロム及び鉄のうちの少なくとも1つである請求項3に記載の蓄電装置の製造方法。 - 前記金属層の厚さは、0.5μm以上10μm以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の蓄電装置の製造方法。
- 合剤層が集電体に設けられることなく構成された露出部を幅方向一端に有する電極と、
前記露出部よりも前記電極の幅方向外側に設けられ、前記露出部に接続される集電端子とを備え、
前記露出部と前記集電端子とを接続する接続部は、前記集電端子を構成する第1金属と前記第1金属よりも融点が高い第2金属との合金を含み、
前記電極は、前記電極の幅方向に延びる前記露出部の面に設けられた金属層をさらに有し、
前記金属層は、前記第2金属からなり、
前記金属層の少なくとも一部が前記露出部よりも前記電極の幅方向外側に位置するように前記金属層が設けられた前記露出部が折り曲げられている蓄電装置。
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