JP6702139B2 - Electrode assembly and method of manufacturing electrode assembly - Google Patents
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Description
本発明は、電極組立体及び電極組立体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electrode assembly and a method for manufacturing the electrode assembly.
リチウムイオン二次電池等の蓄電装置は電極組立体を有し、電極組立体は、正極電極及び負極電極がセパレータを介在する状態で複数枚積層して配置されている。積層枚数が増えると、積層時に位置ズレが発生し易くなる為、位置ズレ等を抑えるために予め電極とセパレータを重ねて配置してある程度ユニット化したものを用意し、これを積層して配置する技術がある(例えば特許文献1)。特許文献1には、第1極性電極・分離膜・第2極性電極・分離膜・第1極性電極よりなる第1スタック型セルと、分離膜・第2極性電極・分離膜・第1極性電極・分離膜・第2極性電極・分離膜よりなる第2スタック型セルを、複数交互に積層することが記載されている。
A power storage device such as a lithium-ion secondary battery has an electrode assembly, and the electrode assembly is arranged by stacking a plurality of positive and negative electrodes with a separator interposed therebetween. As the number of stacked layers increases, positional deviation easily occurs during stacking.Therefore, in order to suppress positional deviation, etc., an electrode and a separator are preliminarily placed on top of each other so that they are unitized to some extent, and then these are placed on top of each other. There is a technology (for example, Patent Document 1).
特許文献1では、ユニット化のために、第1極性電極と分離膜、分離膜と第2極性電極との間を個々に接着剤を用いて固定しているので、例えば、接着剤の成分が電解液内に混入してしまい性能が不安定となるといったことが懸念される。
In
本発明の目的は、性能に影響を出にくくすることができる電極組立体及び電極組立体の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electrode assembly and a method of manufacturing the electrode assembly that can reduce the influence on the performance.
請求項1に記載の発明では、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された複数枚の正極電極、及び、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された複数枚の負極電極が、セパレータを介在させた状態で交互に積層された電極組立体であって、二枚のセパレータ間に前記正極電極が挟まれた積層体に前記負極電極が積層され、前記二枚のセパレータにおける前記正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における前記活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位に凹凸の噛み合わせにより接合された接合部を有することを要旨とする。
In the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、二枚のセパレータ間に正極電極が挟まれた積層体に負極電極が積層されており、二枚のセパレータにおける正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位は、凹凸の噛み合わせにより接合された接合部となっている。よって、接着剤を用いて固定しておらず、例えば、接着剤の成分が電解液内に混入するといったことが回避され、性能に影響を出にくくすることができる。
According to the invention described in
請求項2に記載のように、請求項1に記載の電極組立体において、前記接合部は、矩形状の前記二枚のセパレータの角部及び矩形状の前記負極電極の角部に形成されているとよい。
As described in claim 2, in the electrode assembly according to
請求項3に記載のように、請求項1または2に記載の電極組立体において、前記二枚のセパレータと前記正極電極との積層体は2組有し、2組の積層体の間に前記負極電極が挟まれており、前記接合部は、2組の積層体での前記二枚のセパレータにおける前記正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における前記活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位に形成されているとよい。 As described in claim 3, in the electrode assembly according to claim 1 or 2, there are two sets of laminates of the two separators and the positive electrode, and between the two sets of laminates. The negative electrode is sandwiched between the active material layer in which the active material layer in the metal foil of the negative electrode and the region protruding from the positive electrode in the two separators in the two sets of laminated body are sandwiched It is preferable that the layer non-formation region is formed in an overlapping portion.
請求項4に記載のように、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電極組立体において、前記二枚のセパレータにおける前記接合部は溶着されているとよい。
請求項5に記載のように、請求項2に記載の電極組立体において、前記凹凸は対角方向に延びているとよい。
As described in claim 4, in the electrode assembly according to any one of
According to a fifth aspect, in the electrode assembly according to the second aspect, the unevenness may extend in a diagonal direction.
請求項6に記載の発明では、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された複数枚の正極電極、及び、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された複数枚の負極電極が、セパレータを介在させた状態で交互に積層された電極組立体の製造方法であって、二枚のセパレータ間に前記正極電極を挟んで積層するとともに、この積層体に前記負極電極を積層する第1工程と、第1工程後に、前記二枚のセパレータにおける正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位を、凹凸の噛み合わせにより接合する第2工程と、を有することを要旨とする。 In the invention according to claim 6, a plurality of positive electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil, and a plurality of positive electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil. A negative electrode is a method of manufacturing an electrode assembly in which separators are alternately laminated, and the positive electrode is sandwiched between two separators, and the negative electrode is added to the laminate. After the first step of stacking, a portion where the area protruding from the positive electrode of the two separators and the active material layer non-forming area of the metal foil of the negative electrode where the active material layer is not formed overlap with each other after the first step. And a second step of joining by engaging the concavities and convexities with each other.
請求項6に記載の発明によれば、第1工程において、二枚のセパレータ間に正極電極を挟んで積層されるとともに、この積層体に負極電極が積層される。第2工程において、第1工程後に、二枚のセパレータにおける正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位が、凹凸の噛み合わせにより接合される。これにより、請求項1に記載の電極組立体が製造される。
According to the invention of claim 6, in the first step, the positive electrode is sandwiched between the two separators, and the negative electrode is laminated on the laminated body. In the second step, after the first step, a portion of the two separators protruding from the positive electrode and a region of the metal foil of the negative electrode where the active material layer is not formed are overlapped with each other. Joined by biting. Thereby, the electrode assembly according to
請求項7に記載の発明では、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された複数枚の正極電極、及び、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された複数枚の負極電極が、セパレータを介在させた状態で交互に積層された電極組立体の製造方法であって、二枚のセパレータ間に前記正極電極を挟んで積層した二組の積層体の間に負極電極を積層する第1工程と、第1工程後に、前記二組の積層体での前記二枚のセパレータにおける正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位を、凹凸の噛み合わせにより接合する第2工程と、を有することを要旨とする。 In the invention according to claim 7, a plurality of positive electrode electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil, and a plurality of positive electrode electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil. A method for manufacturing an electrode assembly in which negative electrodes are alternately stacked with a separator interposed, wherein the negative electrode is sandwiched between two separators and the positive electrode is sandwiched between the two negative electrodes. A first step of laminating the active material layer in the metal foil of the negative electrode and a region protruding from the positive electrode of the two separators in the two sets of laminated bodies after the first step. The gist of the present invention is to have a second step of joining a portion where the non-formation region overlaps with each other by meshing the concave and convex portions.
請求項7に記載の発明によれば、第1工程において、二枚のセパレータ間に正極電極を挟んで積層した二組の積層体の間に負極電極が積層される。第2工程において、第1工程後に、二組の積層体での二枚のセパレータにおける正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位が、凹凸の噛み合わせにより接合される。これにより、請求項3に記載の電極組立体が製造される。 According to the invention of claim 7, in the first step, the negative electrode is laminated between the two sets of laminated bodies in which the positive electrode is sandwiched between the two separators. In the second step, after the first step, a region protruding from the positive electrode in the two separators in the two sets of laminates and an active material layer non-forming region in the metal foil of the negative electrode where the active material layer is not formed are formed. The overlapping portions are joined by the engagement of the unevenness. Thereby, the electrode assembly according to claim 3 is manufactured.
本発明によれば、性能に影響を出にくくすることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the performance from being affected.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池は電極組立体を有しており、電極組立体はケース内に配置される。また、ケース内には、電極組立体に含浸されるのに十分な量の電解液が注入されている。電極組立体は、矩形状の複数枚の正極電極20(図3(a),(b),(c)参照)、及び、矩形状の複数枚の負極電極30(図2(a),(b),(c)参照)が、単層セパレータ41,42(図3(a),(b),(c)参照)を介在させた状態で交互に積層されている。図1(a),(b),(c)では、電極組立体の一部を示し、矩形状の正極電極20及び矩形状の負極電極30が袋状セパレータ40(単層セパレータ41,42)を介在させた状態で積層され、矩形状のユニットUnとなっている。このユニットUnが複数積層され、ユニットUn/ユニットUn/・・・と重ねられて電極組立体が構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A lithium ion secondary battery as a power storage device has an electrode assembly, and the electrode assembly is arranged in a case. In addition, an electrolyte solution is injected into the case in an amount sufficient to impregnate the electrode assembly. The electrode assembly includes a plurality of rectangular positive electrodes 20 (see FIGS. 3A, 3B, and 3C) and a plurality of rectangular negative electrodes 30 (FIGS. 2A and 2C). b) and (c)) are alternately laminated with the single-
図3(a),(b),(c)に示すように、正極電極20は、矩形シート状の正極金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)21と、その正極金属箔21の両面に形成された矩形状の正極活物質層22と、を有する。正極金属箔21の両面の正極活物質層22は、同じ平面形状及び同じ厚みであり、かつ正極金属箔21を挟んで互いに対向している。正極金属箔21において、第1の辺21aの一部には、正極タブ25が突出する状態に設けられている。なお、正極タブ25は、第1の辺21aからの突出方向に沿って一定幅で延びている。正極金属箔21において、正極タブ25が設けられた第1の辺21aの対辺となる長辺を第2の辺21bとする。また、正極金属箔21において、第1の辺21aと第2の辺21bを繋ぐ一対の辺(短辺)のうち、一方の辺を第3の辺21cとし、他方の辺を第4の辺21dとする。
As shown in FIGS. 3A, 3</b>B, and 3</b>C, the
なお、正極電極20は金属箔21の両方の面に活物質層22がそれぞれ形成されていなくてもよく、正極電極20は、金属箔21の少なくとも一方の面に活物質層22が形成されていればよい。
The
図2(a),(b),(c)に示すように、負極電極30は、矩形シート状の負極金属箔(本実施形態では銅箔)31と、その負極金属箔31の両面に形成された矩形状の負極活物質層32と、を有する。負極金属箔31の両面の負極活物質層32は、同じ平面形状及び同じ厚みであり、かつ負極金属箔31を挟んで互いに対向している。負極金属箔31において、第1の辺31aの一部には、負極タブ35が突出する状態に設けられている。なお、負極タブ35は、第1の辺31aからの突出方向に沿って一定幅で延びている。負極電極30において、負極タブ35が設けられた第1の辺31aの対辺となる長辺を第2の辺31bとする。また、負極電極30において、第1の辺31aと第2の辺31bを繋ぐ一対の辺(短辺)のうち、一方の辺を第3の辺31cとし、他方の辺を第4の辺31dとする。負極電極30は、第1〜第4の辺31a〜31dに沿って、負極活物質層32の存在しない活物質層非形成領域(未塗工部)33を有する。よって、活物質層非形成領域(未塗工部)33は、負極活物質層32を囲む四角環状である。
As shown in FIGS. 2A, 2</b>B, and 2</b>C, the
負極電極30の活物質層非形成領域(未塗工部)33のうち四隅は直線的に延びる斜状面32aと辺31a,31b,31c,31dとで囲まれた領域である。つまり、四隅は、長方形状の金属箔31の縁による2辺と直線的に延びる斜状面32aよりなる直角三角形状をなしている。
The four corners of the active material layer non-formed region (uncoated portion) 33 of the
なお、負極電極30は金属箔31の両方の面に活物質層32がそれぞれ形成されていたが、負極電極30は、金属箔31の少なくとも一方の面に活物質層32が形成されていればよい。
The
図1(a),(b),(c)に示すように、正極電極20及び負極電極30において、負極活物質層32の隣り合う二辺の各辺の長さ(長辺に沿う長さ及び短辺に沿う長さ)は、正極活物質層22の隣り合う二辺の各辺の長さ(長辺に沿う長さ及び短辺に沿う長さ)よりも長く設定されている。負極活物質層32は、正極活物質層22の全面を覆うことが可能な大きさに設定されている。また、負極電極30の第1の辺31a及び第2の辺31bの長さは、正極電極20の第1の辺21aと第2の辺21bの長さより長く設定されている。さらに、負極電極30の第3の辺31cと第4の辺31dの長さは、正極電極20の第3の辺21cと第4の辺21dの長さより長く設定されている。つまり、負極電極30の平面視でのサイズは、正極電極20の平面視でのサイズより一回り大きい。
As shown in FIGS. 1A, 1</b>B, and 1</b>C, in the
図3(a),(b),(c)に示すように、袋状セパレータ40に正極電極20が収納されている。袋状セパレータ40において、正極電極20の第1の辺21aに沿って延びる一辺(長辺)を第1の辺40aとし、第1の辺40aの対辺で、かつ正極電極20の第2の辺21bに沿って延びる辺(長辺)を第2の辺40bとする。また、袋状セパレータ40において、第1の辺40aと第2の辺40bを繋ぎ、かつ正極電極20の第3の辺21cに沿って延びる辺(短辺)を第3の辺40cとし、第4の辺21dに沿って延びる辺(短辺)を第4の辺40dとする。
As shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the
袋状セパレータ40は、二枚の単層セパレータ41,42を熱溶着によって接合して袋状に形成されている。二枚の単層セパレータ41,42は、樹脂(例えばポリプロピレン)からなり、多孔質のシート状をなしている。二枚の単層セパレータ41,42は、互いに対峙している。また、二枚の単層セパレータ41,42は、正極電極20の両面を覆う大きさで、かつ同一の大きさの矩形状である。袋状セパレータ40は、二枚の単層セパレータ41,42で形成された収納部に正極電極20が収納されている。二枚の単層セパレータ41,42は、正極電極20の面に沿う方向に沿って、正極電極20の第1〜第4の辺21a〜21dからはみ出る領域(はみ出し領域)43を備える。袋状セパレータ40は、二枚の単層セパレータ41,42における互いに対峙するはみ出し領域43同士を熱溶着して形成されている。
The bag-shaped
正極電極20のタブ25は、袋状セパレータ(電極収納セパレータ)40の縁部から突出している。図1(a),(b),(c)に示すように、負極電極30の負極タブ35と、袋状セパレータ40に収納された正極電極20の正極タブ25とは、積層した状態において重ならないように位置している。
The
図1(a),(b),(c)に示すように、二枚の単層セパレータ41,42間に正極電極20が挟まれた積層体60に負極電極30が積層され、凹凸の噛み合わせにより接合された接合部50を四隅に有する。接合部50は、二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43と、負極電極30の金属箔31における活物質層32が形成されていない活物質層非形成領域33とが重なった部位61に設けられている。
As shown in FIGS. 1A, 1</b>B, and 1</b>C, the
つまり、矩形状の二枚の単層セパレータ41,42の角部43a,43b,43c,43d、及び、矩形状の負極電極30の角部33a,33b,33c,33dが接合部50となっている。矩形状の二枚の単層セパレータ41,42の角部43a,43b,43c,43dは、二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43であり、矩形状の負極電極30の角部33a,33b,33c,33dは、負極電極30の金属箔31における活物質層32が形成されていない活物質層非形成領域(未塗工部)33である。
That is, the
図4(a),(b)に示すように、接合部50は複数の凹凸51を有し、複数の凹凸51は、長方形状のユニットUnの対角方向に直交する方向において並設されている。図4(a),(c)に示すように、各凹凸51は、長方形状のユニットUnの対角方向に延びている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
矩形状の二枚の単層セパレータ41,42の角部43a,43b,43c,43dは、二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43であり、領域43以外では、単層セパレータ41,42は溶着されていない。従って、正極電極20の外周について、領域43に対応しない箇所では、溶着代を考慮することなく、正極電極20の活物質層の大きさを、負極活物質層に近づけることが出来ることから、活物質層同士の対向面積が接合部以外最大限大きくされ、容量アップが図られている。
The
図5及び図6に示すように、接合装置70は、上型71と下型72を備えている。上型71及び下型72は、少なくとも一方が互いに接近する方向に移動可能となっている。上型71の下面には歯73が形成されている。下型72の上面には歯74が形成されている。図5に示すように、上型71と下型72との間に、ユニットUnの角部(二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43と負極電極30の金属箔31における活物質層32が形成されていない活物質層非形成領域33とが重なった部位)を配置する。この状態で上型71と下型72とを互いに接近するように挟み込み、上型71の歯73と下型72の歯74との間で、凹凸の噛み合わせにより、接合することができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the joining
上型71の歯73及び下型72の歯74は、単に三角形を繰り返したギザギザの形状にするのではなく、図6に示すように、上型71の歯73及び下型72の歯74は、平坦面75,76を設けて単層セパレータ41,42の破れが生じにくいようにすると更によい。また、他にも、上型71の歯73及び下型72の歯74は、先端の角部(エッジ部)73a,74aはR(アール)を付けて単層セパレータ41,42の破れが生じにくいようにしてもよい。さらに、上型71の歯73及び下型72の歯74は、平坦面75,76を設けるとともに先端の角部73a,74aはRを付けてもよい。
The
次に、電極組立体の製造方法について説明する。
まず、図3(a),(b),(c)に示すように、二枚の単層セパレータ41,42間に正極電極20を挟んで積層するとともに、この積層体60に図2(a),(b),(c)に示す負極電極30を積層する。
Next, a method for manufacturing the electrode assembly will be described.
First, as shown in FIGS. 3( a ), 3 (b ), and 3 (c ), the
このとき、二枚の単層セパレータ41,42間に正極電極20が挟まれた状態において、二枚の単層セパレータ41,42における全周は、角部、即ち、凹凸の噛み合わせによる接合予定領域を含めて溶着されている。
At this time, in the state where the
そして、図5に示すように、接合装置70を用いて二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43と負極電極30の金属箔31における活物質層32が形成されていない活物質層非形成領域33とが重なった部位61を、凹凸の噛み合わせにより接合する。
Then, as shown in FIG. 5, the
凹凸の噛み合わせによる接合は、矩形状の二枚の単層セパレータ41,42の角部43a,43b,43c,43d及び矩形状の負極電極30の角部33a,33b,33c,33dで行われる。
The joining by the meshing of the unevenness is performed at the
このようにして、単層セパレータ41,42で包まれた正極電極20と負極電極30とを重ねて接合したユニットUnを複数積層して電極組立体を構成する。
そして、このようにして構成した電極組立体がケース内に配置され、さらに、ケース内に電解液が注入される。
In this manner, a plurality of units Un in which the
Then, the electrode assembly thus configured is placed in the case, and further, the electrolytic solution is injected into the case.
このようにして蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池が製造される。
次に、ユニットUnの接合方式として、型71,72の歯73,74を用いて金属箔31及び単層セパレータ41,42に対し凸凹の噛み合わせより接合する方式と他の方式を用いた場合を対比する。
In this way, a lithium ion secondary battery as a power storage device is manufactured.
Next, as the joining method of the unit Un, a method of joining the
本実施形態の凸凹の噛み合わせより接合する方式においては、波形状の歯73,74で破かないよう金属箔31及び単層セパレータ41,42を引き伸ばして圧力で再び固めることで金属箔31及び単層セパレータ41,42を接合することができる。即ち、図5に示すように、波形状の歯73,74を有する上型71及び下型72の間に、金属箔31及び単層セパレータ41,42の積層体60の角部を配置して、積層体60の角部を圧着して接合が行われる。
In the method of joining by means of the uneven meshing of the present embodiment, the
これに対し、一般的なユニット化の手段として、接着剤により接合する方式とした場合には、接着剤の成分が電解液内に混入する虞がある。本実施形態における凹凸の噛み合わせによる接合方式では、接着剤を用いて固定しておらず接着剤の成分が電解液内に混入することが回避される。また、活物質層の表面に接着剤が塗布されていると、接着領域ではイオンの移動が少なくとも部分的に妨げられ、実質的に活物質層同士の対向面積が減少するが、活物質層外にて凹凸の噛み合わせにより接合することで、このような不具合が回避される。 On the other hand, when a method of joining with an adhesive is used as a general unitization means, the components of the adhesive may be mixed in the electrolytic solution. In the joining method by engaging the concave and convex portions in the present embodiment, the components of the adhesive are avoided from being mixed in the electrolytic solution without being fixed by using the adhesive. Further, when an adhesive is applied to the surface of the active material layer, migration of ions is at least partially hindered in the adhesion region, and the facing area between the active material layers is substantially reduced. By joining by engaging the concave and convex portions, such a problem can be avoided.
また、熱融着により接合する方式とした場合には、温度にバラツキが生じやすく、品質安定の難易度が高い。実施形態における凹凸の噛み合わせによる接合方式では、セパレータと金属箔とを熱融着で固定しておらず温度のバラツキが生じることもなく品質を安定化させることができる。 Further, when the method of joining by heat fusion is adopted, variations in temperature are likely to occur, and the difficulty of stable quality is high. In the joining method by engaging the concavities and convexities in the embodiment, the separator and the metal foil are not fixed by heat fusion, and the quality can be stabilized without variation in temperature.
より詳しくは、袋状セパレータ40で包まれた正極電極20と、負極電極30とを熱溶着によりユニット化する場合においては、熱源が必要となり、電極体(金属箔に活物質層が塗工されたもの)にも熱影響がでることが懸念される。本実施形態では、熱溶着としていた箇所を凹凸の噛み合わせにより接合することにより、金属箔31と単層セパレータ41,42との接合時において、熱源が不要となる。熱溶着のための設備が不要にでき、その結果、原価の低減が図られる。また、熱溶着としていた箇所を凹凸の噛み合わせにより接合することにより、電極体において熱の影響を受けないようにすることができる。即ち、凹凸の噛み合わせにより接合することで熱源が不要の設備となり、原価低減及び熱影響を受け無くできる。
More specifically, when the
さらに、セパレータとセパレータとを溶着することは容易であるがセパレータと金属箔を溶着することは難しいが、本実施形態では先に二枚の単層セパレータ41,42間を溶着しておき、その後に単層セパレータ41,42と金属箔31とを凹凸の噛み合わせにより接合することができる。
Further, although it is easy to weld the separator and the separator, it is difficult to weld the separator and the metal foil, but in the present embodiment, the two single-
また、負極電極30の角部33a,33b,33c,33dを接合箇所とすべく活物質層非形成領域(未塗工部)33を残し、当該領域と単層セパレータ41,42とを凹凸の噛み合わせによって一体化することにより、無駄に未塗工部を残すことによる材料費が無駄になることが回避される。
In addition, the active material layer non-formed region (uncoated portion) 33 is left so that the
実施形態における凹凸の噛み合わせによる接合方式では、接合部50は、凹凸による厚みの増加を伴うが、セパレータ41と金属箔31とセパレータ42を重ねても活物質層22,32が無いのでユニットUn全体として厚くなることはない。特に、本実施形態では、正極電極20が袋状セパレータ40で包まれた状態のユニットUnの接合箇所は、袋状セパレータ40で正極電極20を包む工程において形成時の熱融着により、他の部位よりも薄くなっている。このため、噛み合わせの深さを大きく取りやすい。さらに、矩形のユニットUnにおいて図4(a)に示すように対角方向に凹凸51が延びているので剥がれ力F1,F2に対し剥がれが生じにくい。
In the joining method based on the engagement of the concavities and convexities in the embodiment, the
このように、凸凹の噛み合わせより接合する方式においては、袋状セパレータ40(単層セパレータ41,42で包まれた正極電極20の角部)と負極電極30(金属箔31)とを接合しており、接合用の熱源を不要にできる。
In this manner, in the method of joining by engaging the unevenness, the bag-shaped separator 40 (corner portion of the
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)電極組立体の構成として、二枚のセパレータとしての二枚の単層セパレータ41,42間に正極電極20が挟まれた積層体60に負極電極30が積層されている。二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43と負極電極30の金属箔31における活物質層32が形成されていない活物質層非形成領域33とが重なった部位61に凹凸の噛み合わせにより接合された接合部50を有する。よって、接着剤を用いて固定しておらず、例えば、接着剤の成分が電解液内に混入するといったことが回避され、性能に影響を出にくくすることができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As the configuration of the electrode assembly, the
(2)接合部50は、矩形状の二枚の単層セパレータ41,42の角部43a,43b,43c,43d及び矩形状の負極電極30の角部33a,33b,33c,33dに形成されている。つまり、凹凸の噛み合わせによる接合は、矩形状の二枚の単層セパレータ41,42の角部43a,43b,43c,43d及び矩形状の負極電極30の角部33a,33b,33c,33dで行われる。負極電極および正極電極の外周において、角部以外は接合代、例えば溶着代を考慮する必要が無いので、活物質層を可能な限り大きく取り、容量アップを図ることが出来る。
(2) The
(3)二枚の単層セパレータ41,42における接合部50は溶着されている。つまり、二枚の単層セパレータ41,42間に正極電極20が挟まれた状態において、二枚の単層セパレータ41,42における凹凸の噛み合わせによる接合予定領域は溶着されている。単層セパレータ41,42は多孔質の樹脂材料よりなる為、溶着によりその厚みは減少する。凹凸の噛み合わせにより固定する場合、噛み合わせされた領域の厚みが厚くなるが、単層セパレータ41,42の溶着部で噛み合わせを行うことで、厚みへの影響を軽減できる。
(3) The
(4)凹凸51は対角方向に延びているので、剥がれにくくできる。
(5)電極組立体の製造方法として、第1工程と第2工程とを有する。第1工程においては、二枚のセパレータとしての二枚の単層セパレータ41,42間に正極電極20を挟んで積層するとともに、この積層体60に負極電極30を積層する。第2工程においては、第1工程後に、二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43と負極電極30の金属箔31における活物質層32が形成されていない活物質層非形成領域33とが重なった部位61を、凹凸の噛み合わせにより接合する。これにより、上記(1)の電極組立体が製造される。
(4) Since the
(5) The manufacturing method of the electrode assembly includes a first step and a second step. In the first step, the
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 第1工程において、二枚の単層セパレータ41,42間に正極電極20が挟まれた状態において、二枚の単層セパレータ41,42における凹凸の噛み合わせによる接合予定領域は溶着されていなくてもよい。この場合には単層セパレータ41,42間の接合を含めて熱溶着が不要となる。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
○ In the first step, in the state where the
○ 図4(a),(b),(c)においては複数の凹凸51は、長方形状のユニットUnの対角方向に直交する方向において並設され、各凹凸51は、長方形状のユニットUnの対角方向に延びていたが、これに代わり、図7のようにしてもよい。図7において、複数の凹凸52は、長方形状のユニットUnの対角方向に並設され、各凹凸52は、長方形状のユニットUnの対角方向に直交する方向に延びている。
In FIGS. 4A, 4B, and 4C, the plurality of
○ 図1(a),(b),(c)に代わり、図8(a),(b),(c)に示すようにしてもよい。図8(a),(b),(c)において、電極組立体の構成として、二枚の単層セパレータ41,42と正極電極20との積層体は2組有し、2組の積層体80a,80bの間に負極電極30が挟まれている。
○ Instead of FIG. 1(a), (b), (c), you may make it show in FIG. 8(a), (b), (c). 8(a), (b), and (c), as a structure of the electrode assembly, two single-
接合部90は、2組の積層体80a,80bでの二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43と負極電極30の金属箔31における活物質層32が形成されていない活物質層非形成領域33とが重なった部位に形成されている。二枚のセパレータにおける接合部81は溶着されていても、いなくてもよい。
In the joining
電極組立体の製造方法として、第1工程と第2工程とを有する。第1工程においては、二枚の単層セパレータ41,42間に正極電極20を挟んで積層した二組の積層体80a,80bの間に負極電極30を積層する。第2工程においては、第1工程後に、二組の積層体80a,80bでの二枚の単層セパレータ41,42における正極電極20からはみ出る領域43と負極電極30の金属箔31における活物質層32が形成されていない活物質層非形成領域33とが重なった部位を、凹凸の噛み合わせにより接合する。
The manufacturing method of the electrode assembly includes a first step and a second step. In the first step, the
電極組立体の全体構成としては、図8(a),(b),(c)に示すように、単層セパレータ41,42で包まれた正極電極20と、負極電極30と、単層セパレータ41,42で包まれた正極電極20と、を重ねて接合したものに対し、負極電極30を積層して一対とし、これを積層して構成する。よって、接着剤を用いて固定しておらず接着剤の成分が電解液内に混入することが回避され、性能に影響を出にくくすることができる。また、凹凸の噛合わせにより袋状セパレータ40と負極電極30の金属箔31と袋状セパレータ40とを接合しており、熱源を不要にできる。特に、先に正極電極20を挟んだ単層セパレータ41,42同士を溶着しておき、2つの袋状セパレータ40の間に負極電極30を挟んだ状態で凹凸の噛み合わせにより接合するとセパレータと金属箔とを溶着によらずに接合することができる。
The overall structure of the electrode assembly is, as shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, a
10…電極組立体、20…正極電極、21…金属箔、22…活物質層、30…負極電極、31…金属箔、32…活物質層、33…活物質層非形成領域、33a…角部、33b…角部、33c…角部、33d…角部、41…セパレータ、42…セパレータ、43…領域、43a…角部、43b…角部、43c…角部、43d…角部、50…接合部、60…積層体、61…部位、80a…積層体、80b…積層体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Electrode assembly, 20... Positive electrode, 21... Metal foil, 22... Active material layer, 30... Negative electrode, 31... Metal foil, 32... Active material layer, 33... Active material layer non-formation area, 33a... Corner Part, 33b... corner part, 33c... corner part, 33d... corner part, 41... separator, 42... separator, 43... area, 43a... corner part, 43b... corner part, 43c... corner part, 43d... corner part, 50 ... junction, 60... laminated body, 61... site|part, 80a... laminated body, 80b... laminated body.
Claims (7)
二枚のセパレータ間に前記正極電極が挟まれた積層体に前記負極電極が積層され、前記二枚のセパレータにおける前記正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における前記活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位に凹凸の噛み合わせにより接合された接合部を有することを特徴とする電極組立体。 A plurality of positive electrode electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil, and a plurality of negative electrode electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil with a separator interposed An electrode assembly that is alternately laminated in a state,
The negative electrode is laminated in a laminated body in which the positive electrode is sandwiched between two separators, and a region protruding from the positive electrode in the two separators and the active material layer in the metal foil of the negative electrode are formed. An electrode assembly having a joint portion joined by meshing of concave and convex portions in a portion where an active material layer non-forming region which does not exist is overlapped.
前記接合部は、2組の積層体での前記二枚のセパレータにおける前記正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における前記活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電極組立体。 The laminate of the two separators and the positive electrode has two sets, and the negative electrode is sandwiched between the two sets of laminates,
In the joining portion, a region protruding from the positive electrode in the two separators in the two sets of laminated bodies and an active material layer non-forming region in which the active material layer is not formed in the metal foil of the negative electrode overlap. The electrode assembly according to claim 1 or 2, wherein the electrode assembly is formed in a portion.
二枚のセパレータ間に前記正極電極を挟んで積層するとともに、この積層体に前記負極電極を積層する第1工程と、
第1工程後に、前記二枚のセパレータにおける正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位を、凹凸の噛み合わせにより接合する第2工程と、
を有することを特徴とする電極組立体の製造方法。 A plurality of positive electrode electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil, and a plurality of negative electrode electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil with a separator interposed A method of manufacturing an electrode assembly that is alternately laminated in a state,
A first step of laminating the positive electrode between two separators, and laminating the negative electrode on the laminated body;
After the first step, the regions of the two separators protruding from the positive electrode and the regions of the metal foil of the negative electrode where the active material layer is not formed and where the active material layer is not formed overlap with each other, and are joined together by engaging and recessing irregularities. A second step of
A method for manufacturing an electrode assembly, comprising:
二枚のセパレータ間に前記正極電極を挟んで積層した二組の積層体の間に負極電極を積層する第1工程と、
第1工程後に、前記二組の積層体での前記二枚のセパレータにおける正極電極からはみ出る領域と負極電極の金属箔における活物質層が形成されていない活物質層非形成領域とが重なった部位を、凹凸の噛み合わせにより接合する第2工程と、
を有することを特徴とする電極組立体の製造方法。
A plurality of positive electrode electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil, and a plurality of negative electrode electrodes having an active material layer formed on at least one surface of the metal foil with a separator interposed A method of manufacturing an electrode assembly that is alternately laminated in a state,
A first step of laminating a negative electrode between two sets of laminated bodies in which the positive electrode is sandwiched between two separators;
After the first step, a region where the region protruding from the positive electrode in the two separators in the two sets of the stacked body and the active material layer-unformed region in which the active material layer is not formed in the metal foil of the negative electrode overlap each other. And a second step of joining by the engagement of the unevenness,
A method for manufacturing an electrode assembly, comprising:
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