DE102016122566A1

DE102016122566A1 - Energiespeichervorrichtung und verfahren zum herstellen einer energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE102016122566A1
Application number: DE102016122566.5A
Authority: DE
Inventors: Takumi Mio; Takashi Matsuura; Naoki Ohmi; Takafumi Fujii
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2017-06-01
Also published as: JP2021057607A; CN106952735A; JP6871676B2; JP2017098451A; US10090115B2; JP7024850B2; CN113871208A; US20170154736A1

Abstract

Eine Energiespeichervorrichtung (1) vor dem Vordotieren hat: positive Elektroden (2), negative Elektroden (3), Separatoren (4), eine Abdeckung (5), eine Elektrolytlösung (8), einen positiven Anschluss (6), einen negativen Anschluss (7) und eine Vordotiermetallfolie (9). Jede der positiven Elektroden (2) und der negativen Elektroden (3) hat jeweils: eine positive Kollektorfolie (21) und eine negative Kollektorfolie (31) mit Löchern; und eine positive Aktivmateriallage (22) und eine negative Aktivmateriallage (32), die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist. Entweder die positiven Elektroden (2) oder die negativen Elektroden (3) oder beide haben eine Vordotierzielelektrode (30a), bei der die Vordotiermetallfolie (9) in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, und ein Nichtanordnungsabschnitt (33), bei dem die Vordotiermetallfolie (9) nicht angeordnet ist, ist in zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage ausgebildet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Energiespeichervorrichtungen und auf Verfahren zum Herstellen von Energiespeichervorrichtungen.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Lithiumionenkondensatoren sind als Energiespeichervorrichtungen bekannt. Derartige Lithiumionenkondensatoren haben einen kombinierten Aufbau aus einer negativen Elektrode einer Lithiumionenzelle und einer positiven Elektrode eines elektrischen Doppellagenkondensators. Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP 2011-192888 A offenbart einen Lithiumionenkondensator, der Folgendes aufweist: einen Stapel mit positiven Elektroden, negativen Elektroden, Lithiumelektroden und Separatoren; eine elektrolytische Lösung; und eine Laminataußenverpackung. Die Lithiumelektroden sind zu einer Blattform ausgebildet, in der eine Lithiumfolie an einem aus rostfreiem Stahl hergestellten Lithiumelektrodenkollektor verstemmt ist.
Die JP 2011-192888 A offenbart, dass in die Laminataußenverpackung, die den Stapel enthält, die elektrische Lösung eingespritzt wird, die abgedichtet wird und eine vorbestimmte Zeitspanne lang belassen bleibt, so dass die Lithiumfolie sich in Lithiumionen auflöst, und diese Lithiumionen werden in die negativen Elektroden durch die elektrolytische Lösung vordotiert.
In der vorstehend erläuterten JP 2011-192888 A verbleiben die Lithiumelektrodenkollektoren in dem Inneren der Laminataußenverpackung, nachdem das vordotieren bewirkt hat, dass die Lithiumfolie sich aufgelöst hat. Jedoch sind die Lithiumelektrodenkollektoren für die vordotierte Energiespeichervorrichtung unnötig, und es ist im Hinblick auf die Kosten erwünscht, dass unnötige Teile für eine fertige Energiespeichervorrichtung weggelassen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energiespeichervorrichtung, bei der die Teilekosten reduziert werden können, und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Energiespeichervorrichtung zu schaffen.
Eine Energiespeichervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichervorrichtung vor einem Vordotieren. Die Energiespeichervorrichtung weist Folgendes auf: eine Vielzahl an positiven Elektroden und einer Vielzahl an negativen Elektroden, wobei die positiven Elektroden und die negativen Elektroden abwechselnd gestapelt sind; eine Vielzahl an Separatoren, die zwischen jeder der positiven Elektroden und jeder der negativen Elektroden angeordnet sind; eine Abdeckung, die die positiven Elektroden, die negativen Elektroden und die Separatoren enthält; einen positiven Anschluss, der mit den positiven Elektroden gekuppelt ist, wobei ein Teil des positiven Anschlusses an der Außenseite der Abdeckung angeordnet ist; einen negativen Anschluss, der mit den negativen Elektroden gekuppelt ist, wobei ein Teil des negativen Anschlusses an der Außenseite der Abdeckung angeordnet ist; und eine Vordotiermetallfolie, die im Inneren der Abdeckung angeordnet ist. Jede der positiven Elektroden und jede der negativen Elektroden weist eine Kollektorfolie mit einem Loch und eine Aktivmateriallage, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist, auf; wobei entweder die positiven Elektroden oder die negativen Elektroden oder beide eine Vordotierzielelektrode aufweisen, bei der die Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit einer Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, und in der Vordotierzielelektrode ein Nichtanordnungsabschnitt, bei dem die Vordotiermetallfolie nicht angeordnet ist, an zumindest einem Teil eines Außenumfangs der Aktivmateriallage ausgebildet ist.
In der Energiespeichervorrichtung vor dem Vordotieren gemäß dem vorstehend erläuterten Aspekt ist die Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage der positiven Elektrode oder der negativen Elektrode angeordnet. Dadurch können Kollektoren weggelassen werden, die beim Anordnen der Vordotiermetallfolie im zugehörigen Stand der Technik verwendet werden, und somit können Teilekosten reduziert werden.
Die Vordotierzielelektrode weist den Nichtanordnungsabschnitt, in dem die Vordotiermetallfolie nicht angeordnet ist, in zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage auf. An dem Außenumfang der Aktivmateriallage kann ein Mangel (Fehlen) an Aktivmateriallage auftreten. Insbesondere dann, wenn die Vordotiiermetallfolie in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, kann die Anordnung der Vordotiermetallfolie einen Mangel am Außenumfang der Aktivmateriallage verursachen. Wenn der Mangel (das Fehlen) der Aktivmateriallage in dem Abschnitt auftritt, bei dem die Vordotiermetallfolie angeordnet ist, kann ein Kurzschluss aufgrund eines Kontaktes zwischen der Vordotiermetallfolie und der Kollektorfolie auftreten.
Im Gegensatz dazu ist in der Energiespeichervorrichtung vor dem Vordotieren gemäß dem vorliegenden Aspekt die Vordotiermetallfolie nicht an dem gesamten Außenumfang der Aktivmateriallage in der Vordotierzielelektrode angeordnet. Das heißt die Vordotiermetallfolie ist in einer derartigen Weise angeordnet, dass der Abschnitt vermieden wird, an dem der Mangel an Aktivmateriallage auftreten würde. Dies verhindert einen Mangel (ein Fehlen) der Aktivmateriallage in dem Abschnitt, bei dem die Vordotiermetallfolie angeordnet ist, und zwar in dem Fall, bei dem die Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist. Als ein Ergebnis kann dadurch das Auftreten eines Kurzschlusses aufgrund eines Kontaktes zwischen der Vordotiermetallfolie und der Kollektorfolie vermieden werden. Darüber hinaus kann dadurch die Herstellung einer fehlerhaften Energiespeichervorrichtung verhindert werden, bei der ein Mangel (Fehlen) eines Abschnittes der Aktivmaterialfolie zwischen der Vordotiermetallfolie und der Kollektorfolie vorkommt, und somit können die Herstellkosten reduziert werden.
Ein Herstellverfahren gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung. Die durch das Herstellverfahren gemäß diesem Aspekt hergestellte Energiespeichervorrichtung weist Folgendes auf: eine Vielzahl an positiven Elektroden und eine Vielzahl an negativen Elektroden, wobei die positiven Elektroden und die negativen Elektroden abwechselnd gestapelt sind; eine Vielzahl an Separatoren, die zwischen jeder der positiven Elektroden und jeder der negativen Elektroden angeordnet sind; eine Abdeckung, die die positiven Elektroden, die negativen Elektroden und die Separatoren enthält; eine Elektrolytlösung, die im Inneren der Abdeckung angeordnet ist; einen positiven Anschluss, der mit den positiven Elektroden gekuppelt ist, wobei ein Teil des positiven Anschlusses an der Außenseite der Abdeckung angeordnet ist; und einen negativen Anschluss, der mit den negativen Elektroden gekuppelt ist, wobei ein Teil des negativen Anschlusses an der Außenseite der Abdeckung angeordnet ist. Jede der positiven Elektroden und jede der negativen Elektroden weist eine Kollektorfolie mit einem Loch und eine Aktivmateriallage, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist, auf.
Das Herstellverfahren gemäß diesem Aspekt weist die folgenden Schritte auf: Ausbilden einer Vordotierzielelektrode, bei der eine Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit einer Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, und ein Nichtanordnungsabschnitt, in dem die Vordotiermetallfolie nicht angeordnet ist, in zumindest einem Teil eines Außenumfangs der Aktivmateriallage an zumindest einer der positiven Elektroden oder zumindest einer der negativen Elektroden ausgebildet ist; Stapeln der Vordotierzielelektrode, der positiven Elektroden, der negativen Elektroden und der Separatoren, um den positiven Anschluss mit den positiven Elektroden zu kuppeln und den negativen Anschluss mit den negativen Elektroden zu kuppeln; Einbringen der gestapelten Vordotierzielelektrode, positiven Elektroden, negativen Elektroden und Separatoren in die Abdeckung; und Injizieren der Elektrolytlösung in die Abdeckung zum Vordotieren von Lithiumionen in die negativen Elektroden mit der Vordotiermetallfolie.
In dem Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung gemäß diesem Aspekt wird die Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage der positiven Elektrode oder der negativen Elektrode in der Vordotierzielelektrode angeordnet. Dadurch können Kollektoren weggelassen werden, die beim Anordnen der Vordotiermetallfolie im zugehörigen Stand der Technik angewendet wurden, und somit können Teilekosten reduziert werden.
In der Vordotierzielelektrode wird ein Nichtanordnungsabschnitt, in dem die Vordotiermetallfolie nicht angeordnet ist, in zumindest einem Abschnitt des Außenumfangs der Aktivmateriallage ausgebildet. Das heißt die Vordotiermetallfolie wird in einer derartigen Weise angeordnet, dass der Abschnitt vermieden wird, an dem der Mangel (das Fehlen) der Aktivmateriallage auftreten würde. Dadurch wird der Mangel (das Fehlen) der Aktivmateriallage in dem Abschnitt vermieden, bei dem die Vordotiermetallfolie in dem Fall angeordnet wird, bei dem die Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist. Als ein Ergebnis kann dadurch das Auftreten eines Kurzschlusses aufgrund eines Kontaktes zwischen der Vordotiermetallfolie und der Kollektorfolie vermieden werden. Darüber hinaus kann dadurch die Herstellung einer fehlerhaften Energiespeichervorrichtung vermieden werden, die einen fehlenden Abschnitt der Aktivmateriallage zwischen der Vordotiermetallfolie und der Kollektorfolie aufweist, und somit können die Herstellkosten reduziert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehend erläuterten und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen anhand der nachfolgend dargelegten Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich hervor, in denen gleiche Bezugszeichen zur Darstellung gleicher Elemente verwendet sind.
1A zeigt eine Draufsicht auf das Innere einer Abdeckung einer fertigen Energiespeichervorrichtung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Abdeckung in gestrichelten Linien gezeigt ist.
1B zeigt eine Seitenansicht des Inneren der Abdeckung der fertigen Energiespeichervorrichtung, wobei die Abdeckung in gestrichelten Linien gezeigt ist.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen der fertigen Energiespeichervorrichtung.
3A zeigt eine Seitenansicht einer positiven Elektrode, wobei ein Teil der positiven Elektrode im Querschnitt gezeigt ist.
3B zeigt eine Seitenansicht eines Negativelektrodenmaterials, wobei ein Teil des Negativelektrodenmaterials im Querschnitt gezeigt ist.
3C zeigt eine Darstellung eines Zustandes, bei dem ein Walzenpressvorgang bei dem Positivelektroden- oder dem Negativelektrodenmaterial angewendet wird.
4A zeigt ein Flussdiagramm eines Ausbildens einer Vordotierzielelektrode.
4B zeigt eine Draufsicht auf die Vordotierzielelektrode.
4C zeigt eine Darstellung eines Zustandes, bei dem der Walzenpressvorgang bei der Vordotierzielelektrode angewendet wird.
5 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Inneren der Abdeckung der Energiespeichervorrichtung vor dem Vordotieren, wobei die Abdeckung schematisch in gestrichelten Linien gezeigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sind nachstehend Ausführungsbeispiele beschrieben, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist. Zunächst ist unter Bezugnahme auf die 1A und 1B eine fertige Energiespeichervorrichtung 1 in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie dies in den 1A und 1B gezeigt ist, ist die fertige Energiespeichervorrichtung 1 ein Lithiumionenkondensator mit einer Vielzahl an positiven Elektroden 2, einer Vielzahl an negativen Elektroden 3, einer Vielzahl an Separatoren 4, einer Abdeckung 5, einem positiven Anschluss 6, einem negativen Anschluss 7 und einer Elektrolytlösung 8. Die negativen Elektroden 3 haben vordotierte Lithiumionen.
Die positiven Elektroden 2 und die negativen Elektroden 3 sind blattförmige Elektroden und sind abwechselnd eine nach der anderen gestapelt. Die Separatoren 4 sind blattförmige Isolatoren und sind zwischen jeder positiven Elektrode 2 und jeder negativen Elektrode 3, die abwechselnd gestapelt sind, angeordnet. Beispielartige Materialien, die für die Separatoren 4 verwendet werden, umfassen vorbereitetes Papier, das beispielsweise aus Viskosereyon und Naturzellulose hergestellt ist, und Vliesstoff, der beispielsweise aus Polyethylen und Polypropylen hergestellt ist.
Die Abdeckung 5 ist ein sackförmiges Element, das die gestapelten positiven Elektroden 2, negativen Elektroden 3 und Separatoren 4 enthält und aus einem Kunststofffilm hergestellt ist. Der positive Anschluss 6 ist ein Anschluss, der mit den positiven Elektroden 2 elektrisch gekuppelt ist, und der negative Anschluss 7 ist ein Anschluss, der mit den negativen Elektroden 3 elektrisch gekuppelt ist. Der positive Anschluss 6 und der negative Anschluss 7 sind aus einer Metallplatte hergestellt, und die Abdeckung 5 ist abgedichtet, wobei ein Abschnitt des positiven Anschlusses 6 und ein Abschnitt des negativen Anschlusses 7 an der Außenseite der Abdeckung 5 freigelegt sind.
Die Elektrolytlösung 8 ist eine nichtwässrige Lösung, in der Lithiumsalz ein Elektrolyt ist, und sie ist in das Innere (den Innenraum) der Abdeckung 5 eingespritzt. Die Elektrolytlösung 8 verwendet Gammabutyllacton, Propylenkarbonat und andere Materialien als ein Hauptlösungsmittel und verwendet Karbonate wie beispielweise Ethylenkarbonat als ein Sekundärlösungsmittel. Das Lithiumsalz umfasst LiPF₆ und LiBF₄.
Nachstehend ist ein Prozess zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung 1 beschrieben. Wie dies in 2 gezeigt ist, umfasst der Prozess zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung 1 ein Herstellen von Elektroden (S1), ein Ausbilden einer Vordotierzielelektrode (S2), ein Stapeln (S3), ein Einbringen (S4), ein Vordotieren (S5), ein Entgasen (S6) und ein Abdichten (Versiegeln) (S7). Ein Prozess zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren (S100) erstreckt sich von dem Herstellen (S1) bis zu dem Einbringen (S4).
Zunächst ist ein Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung 10 vor dem Vordotieren (S100) unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben.
Das Herstellen (S1) ist ein Schritt, bei dem eine Vielzahl an positiven Elektroden 2 und eine Vielzahl an negativen Elektrodenmaterialien 30, die als ein Material der negativen Elektroden 3 dienen, hergestellt werden. Das Negativelektrodenmaterial 30 bezieht sich auf die negative Elektrode 3 (sh. 1A) vor dem Vordotieren von Lithiumionen, und hat den gleichen Aufbau wie die negativen Elektrode 3 mit der Ausnahme, dass die Lithiuminonen nicht vordotiert sind.
Wie dies in 3A gezeigt ist, hat die positive Elektrode 2 eine positive Kollektorfolie 21 und eine positive Aktivmateriallage 22. Die positive Kollektorfolie 21 ist aus einer Metallfolie hergestellt die eine Vielzahl an Löchern hat, und die positive Aktivmateriallage 22 ist an einer Seite oder an beiden Seiten der positiven Kollektorfolie 21 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die positive Aktivmateriallage 22 an beiden Seiten der positiven Kollektorfolie 21 angeordnet.
Die positive Kollektorfolie 21 kann eine Folie umfassen, die aus Aluminium, rostfreiem Stahl, Kupfer, Nickel oder anderen Metallen hergestellt ist. Die positive Kollektorfolie 21 hat einen positiven Erstreckungsabschnitt 21a, der sich von einer Endseite in einer Längsrichtung (die linke Seite in 3A) entlang der Längsrichtung erstreckt. Das Längenmaß in einer Breitenrichtung des positiven Erstreckungsabschnittes 21a (das Längenmaß in einer Richtung, die senkrecht zu der Blattoberfläche von 3A ist, das heißt das Längenmaß in einer nach oben und nach unten weisenden Richtung in 1A) ist kleiner als das Längenmaß in einer Breitenrichtung der positiven Kollektorfolie 21 an der anderen Endseite in der Längsrichtung (die rechte Seite in 3A) der positiven Kollektorfolie 21, und der positive Erstreckungsabschnitt 21a ist an einer Position angeordnet, die zu der einen Seite in der Breitenrichtung der positiven Kollektorfolie 21 vorgespannt ist (die Vorderseite der Blattoberfläche von 3A, die nach unten weisende Seite in 1A).
Die positive Aktivmateriallage 22 wird hergestellt, indem ein Positivelektrodengemisch aufgelöst (aufgeschlämmt) wird, indem verschiedene Additivmaterialien wie beispielsweise ein leitfähiges Assistenzmaterial, ein Bindemittel und ein Verdicker in geeigneter Weise einem Positivmaterial in einem geeigneten Lösungsmittel hinzugegeben werden, um dieses zu mischen, um einen Schlamm herzustellen, wobei der Schlamm auf die positive Kollektorfolie 21 aufgetragen wird, und dieser getrocknet und gepresst wird. Das Positivmaterial kann Aktivkohlenstoff‚ (Aktivkarbon) und Polyacen umfassen, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Das leitfähige Assistenzmaterial kann Ketjenblack und Acetylenblack umfassen; das Bindemittel kann Polyvinylidenfluorid, SBR-Gummi und polyacrylische Säure umfassen; der Verdicker kann Carboxymethylzellulose umfassen; und das Lösungsmittel kann organische Lösungsmittel wie beispielsweise N-Methyl-Pyrrolidon oder Wasser umfassen. Die positive Aktivmateriallage 22 wird an dem Abschnitt mit Ausnahme des positiven Erstreckungsabschnittes 21a in einer rechtwinkligen (rechteckigen) Folienform angeordnet.
Wie dies in 3B gezeigt ist, hat das negative Elektrodenmaterial 30 eine negative Kollektorfolie 31 und eine negative Aktivmateriallage 32. Die negative Kollektorfolie 31 ist aus einer Metallfolie mit einer Vielzahl an Löchern hergestellt, und die negative Aktivmateriallage 32 ist an einer Seite oder an beiden Seiten der negativen Kollektorfolie 31 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die negative Aktivmateriallage 32 an beiden Seiten der negativen Kollektorfolie 31 angeordnet.
Die negative Kollektorfolie 31 kann eine Folie umfassen, die aus Kupfer, rostfreiem Stahl oder anderen Materialien hergestellt ist. Die negative Kollektorfolie 31 hat einen negativen Erstreckungsabschnitt 31a, der sich von einer Endseite in einer Längsrichtung (die linke Seite in 3B) entlang der Längsrichtung erstreckt. Das Längenmaß in einer Breitenrichtung des negativen Erstreckungsabschnittes 31a (das Längenmaß in einer Richtung, die senkrecht zu der Blattoberfläche von 3B ist, das Längenmaß in einer nach oben und nach unten weisenden Richtung von 1A) ist geringer als das Längenmaß in einer Breitenrichtung der negativen Kollektorfolie 31 an der anderen Endseite in der Längsrichtung (die rechte Seite in 3B) der negativen Kollektorfolie 31, und der negative Erstreckungsabschnitt 31a ist an einer Position angeordnet, die zu der anderen Seite in der Breitenrichtung der negativen Kollektorfolie 31 vorgespannt ist (die Rückseite der Blattoberfläche von 3B, die obere Seite in 1A).
In der gleichen Weise wie bei der positiven Aktivmateriallage 22 wird die negative Aktivmateriallage 32 hergestellt, indem auf der negativen Kollektorfolie 31 ein Schlamm aus einem Negativgemisch aufgetragen wird, indem Additivmaterialien in geeigneter Weise zu einem Negativmaterial hinzugegeben werden, und dieser getrocknet und gepresst wird. Das Negativmaterial kann karbonhaltige Materialien wie beispielsweise Grafit umfassen, das Lithiumionen reversibel sorbieren und desorbieren kann. Die gleichen Materialien wie in dem Fall der positiven Aktivmateriallage 22 können als ein leitfähiges Assistenzmaterial, ein Bindemittel, ein Verdicker und ein Lösungsmittel bei der negativen Aktivmateriallage 32 angewendet werden. Die negative Aktivmateriallage 32 wir an einem Abschnitt mit Ausnahme des negativen Erstreckungsabschnittes 31a in einer rechtwinkligen Folienform angeordnet.
Bei dem Herstellen (S1) wird der Schlamm, der das positive Elektrodenmaterial und die Additivmaterialien enthält, an beiden Seiten der Metallfolie, die die Vielzahl an Löchern hat, aufgetragen und der Schlamm wird getrocknet. Dadurch wird die positive Elektrode 2 mit der rechtwinklig foliengeformten positiven Aktivmateriallage 22 hergestellt, die an beiden Seiten der positiven Kollektorfolie 21 angeordnet ist. In ähnlicher Weise wird der Schlamm, der das Negativmaterial und die Additivmaterialien enthält, an beiden Seiten einer Metallfolie, die eine Vielzahl an Löchern hat, aufgetragen, und der Schlamm wird getrocknet. Dadurch wird das Negativelektrodenmaterial 30 mit der rechtwinklig foliengeformten negativen Aktivmateriallage 32 hergestellt, die an beiden Seiten der negativen Kollektorfolie 31 angeordnet ist.
Wie dies in 3C gezeigt ist, wird dann ein Pressvorgang mit einer Walzenpresse bei der positiven Elektrode 2 und dem Negativelektrodenmaterial 30, die den getrockneten Schlamm aufweisen, angewendet, um die Dickenabmessungen der positiven Aktivmateriallage 22 und der negativen Aktivmateriallage 32 gleichmäßig zu glätten.
Unter Bezugnahme auf die 4A bis 4C wird das Ausbilden (S2) nachstehend beschrieben. Bei dem Ausbilden (S2) wird eine vordotierte Metallfolie 9, die eine rechtwinklige Folienform hat und aus einem Lithiummetall hergestellt ist, auf das Negativelektrodenmaterial 30 verstemmt, um eine Vordotierzielelektrode 30a auszubilden. Das Maß an der langen Seite der Vordotiermetallfolie 9 ist geringer als jenes der negativen Aktivmateriallage 32, und das Maß an der kurzen Seite der Vordotiermetallfolie 9 ist geringer als jenes der negativen Aktivmateriallage 32 (sh. 4B).
Wie dies in 4A gezeigt ist, umfasst das Ausbilden (S2) ein Anordnen (S21) und ein Verstemmen (S22). Das Anordnen (S21) ist ein Schritt, bei dem die vordotierte Metallfolie 9 auf einem negativen Elektrodenmaterial 30 einer Vielzahl an negativen Elektrodenmaterialien 30, die für eine fertige Energiespeichervorrichtung 1 (sh. 1A) verwendet werden, angeordnet wird, und die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der negativen Aktivmateriallage 32 angeordnet wird.
Wie dies in 4B gezeigt ist, wird bei dem Anordnen (S21) die Vordotiermetallfolie 9 auf einem mittleren Abschnitt des Abschnittes angeordnet, bei dem die Negativaktivmateriallage 32 angeordnet wird. Dadurch wird ein Nichtanordnungsabschnitt 33, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 nicht angeordnet ist, über den gesamten Außenumfang der negativen Aktivmateriallage 32 in der negativen Aktivmateriallage 32 ausgebildet.
Wie dies in 4C gezeigt ist, ist das Verstemmen (S22) ein Schritt, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 auf der Oberfläche der negativen Aktivmateriallage 32 verstemmt wird. Bei dem Verstemmen (S22) wird ein Pressvorgang mit einer Walzenpresse bei dem negativen Elektrodenmaterial 30, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 auf der Oberfläche der negativen Aktivmateriallage 32 bei dem Anordnen (S21) angeordnet worden ist, angewendet, um eine Vordotierzielelektrode 30a auszubilden.
In dieser Weise wird bei dem Ausbilden (S2) die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Negativelektrodenmaterials 30 verstemmt. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 auf dem Vordotierkollektor verstemmt wird, der eine Metallplatte aufweist, und sie auf der Oberfläche des Negativelektrodenmaterials 30 über den Vordotierkollektor angeordnet wird, kann dieser Aufbau einen derartigen Vordotierkollektor weglassen, und somit können Teile kostenreduziert werden.
Die Vordotiermetallfolie 9 wird durch Anwenden des Pressvorgangs gewalzt. Im Gegensatz dazu wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Nichtanordnungsabschnitt 33 über den gesamten Außenumfang der negativen Aktivmateriallage 32 in dem Zustand ausgebildet, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 auf der Oberfläche der negativen Aktivmateriallage 32 durch das Anordnen (S21) angeordnet ist.
Dadurch kann verhindert werden, dass die Vordotiermetallfolie 9, die durch den Pressvorgang bei dem Verstemmen (S22) gewalzt wird, sich bis über den Abschnitt, an dem die negative Aktivmateriallage 32 angeordnet ist, hinaus erstreckt. Dadurch kann das Auftreten eines Fehlers dahingehend vermieden werden, dass sich die vordotierte Metallfolie 9 bis über den Abschnitt erstreckt, an dem die negative Aktivmateriallage 32 in Kontakt mit der negativen Kollektorfolie 31 angeordnet ist, und ein Kurzschluss auftritt. Darüber hinaus kann das Ausbilden einer fehlerhaften Vordotierzielelektrode, bei der sich die Vordotiermetallfolie 9 bis über den Abschnitt erstreckt, an dem die negative Aktivmateriallage 32 angeordnet ist, und zwar durch den Pressvorgang, verhindert werden, und somit können die Produktionskosten reduziert werden.
Die negative Aktivmateriallage 32 ist zu einer Folienform ausgebildet durch Binden eines pulverisierten Negativmaterials mit einem Bindemittel. Jedoch ist das Bindemittel, das in der negativen Aktivmateriallage 32 enthalten ist, ein Isolator, und somit ist es erwünscht, den Bindemittelgehalt der negativen Aktivmateriallage 32, die die negative Elektrode 3 bildet (sh. 1A), zu minimieren. Aus diesem Grund wird die Bindefestigkeit des Negativmaterials so festgelegt, dass sie in der negativen Aktivmateriallage 32 gering ist.
Demgemäß wird beim Anwenden des Pressvorgangs bei dem negativen Elektrodenmaterial 30 bei dem Herstellen (S1) und dem Verstemmen (S22) ein Binden des Negativmaterials mit Leichtigkeit aufgelockert, und ein Mangel (Fehlen) von ihm tritt mit Leichtigkeit (ohne Weiteres) in dem Außenumfang der negativen Aktivmateriallage 32 auf, bei dem eine hohe Spannung im Vergleich zu dem Rest angewendet wird. Wenn der Mangel (das Fehlen) der Aktivmateriallage in dem Abschnitt auftritt, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 angeordnet ist, kann ein Kurzschluss aufgrund eines Kontaktes zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der negativen Kollektorfolie 31 auftreten.
Im Gegensatz dazu wird bei der Vordotierzielelektrode 30a der Nichtanordnungsabschnitt 33 an dem Außenumfang der negativen Aktivmateriallage 32 ausgebildet, und die Vordotiermetallfolie 9 wird nicht an dem gesamten Außenumfang der negativen Aktivmateriallage 32 in der Vordotierzielelektrode 30a angeordnet. Das heißt die Vordotiermetallfolie 9 wird in einer solchen Weise angeordnet, dass der Abschnitt vermieden wird, bei dem der Mangel (das Fehlen) der negativen Aktivmateriallage 32 auftreten kann. Dadurch wird das Fehlen der negativen Aktivmateriallage 32 in dem Abschnitt, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 angeordnet ist, in dem Fall verhindert, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der negativen Aktivmateriallage 32 angeordnet ist.
Dadurch kann das Auftreten eines Kurzschlusses aufgrund eines Kontaktes zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der negativen Kollektorfolie 31 verhindert werden. Darüber hinaus kann dadurch die Herstellung einer fehlerhaften Energiespeichervorrichtung 100 verhindert werden, die den fehlenden Abschnitt der negativen Aktivmateriallage 32 zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der negativen Kollektorfolie 31 hat, wobei somit die Produktionskosten reduziert werden können.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden das Herstellen (S1) und das Ausbilden (S2) separat ausgeführt, jedoch kann das Ausbilden (S2) gleichzeitig zu dem Herstellen (S1) ausgeführt werden. Das heißt bei dem Herstellen (S1) kann die Vordotiermetallfolie 9 auf einem negativen Elektrodenmaterial 30 der negativen Elektrodenmaterialien 30 mit getrocknetem Schlamm in direktem Kontakt mit der Oberfläche der negativen Aktivmateriallage 32 angeordnet werden wie bei dem Anordnen (S21), und dann kann das Verstemmen (S22) ausgeführt werden. Dadurch kann der Pressvorgang für ein gleichmäßiges Glätten des Dickenmaßes der negativen Aktivmateriallage 32 bei dem Herstellen (S1) gleichzeitig zu dem Verstemmen (S22) ausgeführt werden, und somit kann die Zeitspanne verringert werden, die für die Herstellung der Vordotierzielelektrode 30a erforderlich ist.
Nachstehend ist das Stapeln (S3) beschrieben. Wie dies in 5 gezeigt ist, ist das Stapeln (S3) ein Schritt, bei dem die positiven Elektroden 2, die negativen Elektrodenmaterialien 30 und die Separatoren 4 gestapelt werden. Zunächst werden bei dem Stapeln (S3) die positiven Elektroden 2 einzeln zwischen den negativen Elektrodenmaterialien 30 angeordnet, die mit der Vordotierzielelektrode 30a gestapelt sind, die in der äußersten Lage angeordnet ist. Als ein Ergebnis werden die negativen Elektrodenmaterialien 30 und die positiven Elektroden 2 abwechselnd einzeln gestapelt.
Zu diesem Zeitpunkt sind die gestapelten positiven Elektroden 2 an Positionen angeordnet, an denen die positiven Erstreckungsabschnitte 21a in einer Stapelrichtung übereinander angeordnet sind, und die gestapelten negativen Elektrodenmaterialien 30 sind an Positionen angeordnet, an denen die negativen Erstreckungsabschnitte 31a in der gestapelten Richtung überlappen. Darüber hinaus sind die positiven Elektroden 2 und die negativen Elektrodenmaterialien 30 an Positionen angeordnet, an denen die positiven Erstreckungsabschnitte 21a und die negativen Erstreckungsabschnitte 31a nicht miteinander in der Stapelrichtung überlappen. Bei dem Stapeln (S3) werden die positiven Elektroden 2 und die negativen Elektrodenmaterialien 30 an Positionen angeordnet, an denen die jeweiligen positiven Aktivmateriallagen 22 und die jeweiligen negativen Aktivmateriallagen 32 mit der Vordotiermetallfolie 9 unter Betrachtung aus der Stapelrichtung überlappen.
Die Separatoren 4 werden dann einzeln zwischen den Negativelektrodenmaterialien 30 und den positiven Elektroden 2 angeordnet, die abwechselnd einer nach dem anderen (einzeln) gestapelt sind. Dann wird der positive Anschluss 6 mit den positiven Erstreckungsabschnitten 21a der gestapelten positiven Elektroden 2 elektrisch gekuppelt, und der negative Anschluss 7 wird mit den negativen Erstreckungsabschnitten 31a der gestapelten Negativelektrodenmaterialien 30 elektrisch gekuppelt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wird die Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren fortgesetzt. Bei dem Einbringen (S4) werden die gestapelten positiven Elektroden 2, negativen Elektrodenmaterialien 30 und Separatoren 4 in die Abdeckung 5 eingebracht, wobei ein Abschnitt des positiven Anschlusses 6 und ein Abschnitt des negativen Anschlusses 7 an der Außenseite der Abdeckung 5 freigelegt sind. Dadurch wird die Herstellung der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren vollendet.
Nachstehend ist der Herstellprozess von dem Ausführen des Vordotierens bei der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren bis zu dem Herstellen der fertigen Energiespeichervorrichtung 1 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Das Vordotieren (S5) ist ein Schritt, bei dem Lithiumionen in die Elektrodenmaterialien 30 der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren vordotiert werden. Bei dem Vordotieren (S5) wird die elektrolytische Lösung 8 in die Abdeckung 5 eingespritzt, und die Abdeckung 5 wird einmal verschlossen (versiegelt). Als ein Ergebnis wird das Vordotieren von Lithiumionen in die Negativelektrodenmaterialien 30 in der Abdeckung 5 gestartet. Das heißt die Vordotiermetallfolie 9 löst sich in der Elektrolytlösung 8 in Lithiumionen auf, und diese Lithiumionen werden in die Negativelektrodenmaterialien 30 durch die Elektrolytlösung 8 vordotiert. Wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, haben sich sämtliche Negativelektrodenmaterialien 30, die die Vordotierzielelektrode 30a haben, in die negativen Elektroden 3 umgewandelt, bei denen Lithiumionen dotiert sind.
Die positive Kollektorfolie 21 und die negative Kollektorfolie 31 haben jeweils eine Vielzahl an Löchern. Somit wird in einem Abschnitt der negativen Aktivmateriallage 32, die an der Position angeordnet ist, die mit der Vordotiermetallfolie 9 unter Betrachtung aus der Stapelrichtung überlappt, das Vordotieren sanft (gleichmäßig) ausgeführt. Im Gegensatz dazu ist in einem Abschnitt der negativen Aktivmateriallage 32, der an der Position angeordnet ist, die nicht mit der Vordotiermetallfolie 9 unter Betrachtung aus der Stapelrichtung überlappt, viel Zeit erforderlich für das Vordotieren im Vergleich zu der negativen Aktivmateriallage 32, die an der Position angeordnet ist, die mit der Vordotiermetallfolie 9 unter Betrachtung aus der Stapelrichtung überlappt.
In dieser Hinsicht ist es bei der Energiespeichervorrichtung 1 vor dem Vordotieren erwünscht, dass die Vorsprungsfläche (Vorsprungsbereich) der Vordotiermetallfolie 9, wenn die Vordotierzielelektrode 30a aus der Stapelrichtung der positiven Elektroden 2 und der Negativelektrodenmaterialien 30 betrachtet wird, gleich wie oder größer als 80% und geringer als 100% der Vorsprungsfläche (des Vorsprungsbereiches) des gesamten Abschnittes ist, an dem die negative Aktivmateriallage 32 angeordnet ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Vorsprungsfläche (Vorsprungsbereich) der Vordotiermetallfolie 9 ungefähr 90% der Vorsprungsfläche (Vorsprungsbereich) des gesamten Abschnittes, an dem die negative Aktivmateriallage 32 angeordnet ist. Dadurch wird bewirkt, dass die negative Aktivmateriallage 32 an der Position angeordnet ist, die weitgehend mit der Vordotiermetallfolie 9 überlappt unter Betrachtung aus der Stapelrichtung der positiven Elektroden 2 und der negativen Elektrodenmaterialien 30, wobei somit die Zeitspanne reduziert werden kann, die für das Vordotieren der Lithiumionen erforderlich ist.
Im Gegensatz dazu wird in der Vordotierzielelektrode 30a der Vorsprungsbereich (Vorsprungsfläche) der Vordotiermetallfolie 9 unter Betrachtung aus der Stapelrichtung auf geringer als 100% der gesamten negativen Aktivmateriallage 32 unter Betrachtung aus der Stapelrichtung festgelegt, und der Nichtanordnungsabschnitt 33, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 nicht angeordnet ist, wird an dem Außenumfang der negativen Aktivmateriallage 32 ausgebildet. Dadurch kann das Auftreten eines fehlenden Abschnittes der negativen Aktivmateriallage 32 zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der negativen Kollektorfolie 31 in dem Fall eines Fehlens an den Außenumfang der negativen Aktivmateriallage 32 verhindert werden.
Nachdem das Vordotieren (S5) vollendet worden ist, geht der Prozess zu dem Schritt des Entgasens (S6) weiter. Bei dem Entgasen (S6) wird ein Aufladevorgang bei den positiven Elektroden 2 und den negativen Elektroden 3 ausgeführt, und in der Abdeckung 5 mit dem Aufladen erzeugtes Gas wird zur Außenseite der Abdeckung 5 abgegeben. Schließlich wird die Abdeckung 5 bei dem Schritt des Abdichtens (S7) abgedichtet (versiegelt). Dadurch ist der Prozess zum Herstellen der fertigen Energiespeichervorrichtung 1 vollendet.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der negativen Aktivmateriallage 32 des Negativelektrodenmaterials 30 angeordnet. Dadurch kann ein Kollektor für ein Vordotieren weggelassen werden, der bei einem Anordnen der Vordotiermetallfolie 9 im Stand der Technik verwendet worden ist, und somit können die Kosten der Teile reduziert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Basis der Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Abwandlungen können ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung ausgeführt werden.
Beispielsweise ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall beschrieben, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 an einer Seite der Vordotierzielelektrode 30a angeordnet ist, jedoch kann die Vordotiermetallfolie 9 an beiden Seiten einer Vordotierzielelektrode 30a angeordnet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben, bei dem die Vordotierzielelektrode 30a in der äußersten Lage der gestapelten Negativelektrodenmaterialien 30 beim Stapeln der negativen Elektrodenmaterialien 30 bei dem Schritt des Anordnens (S21) angeordnet wird, jedoch kann die Vordotierzielelektrode 30a zwischen den gestapelten Negativelektrodenmaterialien 30 angeordnet werden.
Darüber hinaus ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall beschrieben, bei dem eine Vordotierzielelektrode 30a in einer Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren angeordnet wird, jedoch können mehrere (eine Vielzahl an) Vordotierzielelektroden 30a angeordnet werden. Beispielsweise können, wenn eine Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren zwei Vordotierzielelektroden 30a hat und die Negativelektrodenmaterialien 30 bei dem Schritt des Anordnens (S21) gestapelt werden, die beiden Vordotierzielelektroden 30a in den jeweils äußersten Lagen angeordnet werden, und zwischen den beiden Vordotierzielelektroden 30a können die restlichen Negativelektrodenmaterialien 30 mit Ausnahme jener Vordotierzielelektroden 30a angeordnet werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 an der Oberfläche der Negativaktivmateriallage 32 des Negativelektrodenmaterials 30 angeordnet ist, jedoch kann die Vordotiermetallfolie 9 an der Oberfläche der positiven Aktivmateriallage 22 der positiven Elektrode 2 angeordnet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben, bei dem das Negativelektrodenmaterial in der äußersten Lage in dem Schritt des Stapelns (S3) angeordnet wird, jedoch kann die positive Elektrode 2 an der äußersten Lage angeordnet werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Walzenpresse beim Anwenden des Pressvorgangs an der getrockneten positiven Aktivmateriallage 22 und negativen Aktivmateriallage 32 bei dem Schritt des Herstellens (S1) angewendet, jedoch kann der Pressvorgang mit einer anderen Presse außer Walzenpressen angewendet werden.
Im Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben, bei dem in der Vordotierzielelektrode 30a die Vordotiermetallfolie 9 an einem mittleren Abschnitt des Abschnittes angeordnet ist, an dem die negative Aktivmateriallage 32 angeordnet ist, und der Nichtanordnungsabschnitt 33 an dem gesamten Außenumfang der negativen Aktivmateriallage 32 ausgebildet ist, aber in dem Abschnitt, in dem die negative Aktivmateriallage 32 angeordnet ist, können die negative Aktivmateriallage 32 und die Vordotiermetallfolie 9 in einem Zustand angeordnet werden, bei dem die einen Enden von ihnen ausgerichtet sind. In diesem Fall kann die Anwendung des Abschnittes, an dem die negative Aktivmateriallage 32 und die Vordotiermetallfolie 9 in dem Zustand angeordnet sind, bei dem die einen Enden von ihnen ausgerichtet sind, als ein Anfangspunkt des Pressvorgangs mit einer Walzenpresse, verhindern, dass die Vordotiermetallfolie 9 sich bis über den Abschnitt erstreckt, an dem die negative Aktivmateriallage 32 angeordnet ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben, bei dem die fertige Energiespeichervorrichtung 1 ein Lithiumionenkondensator ist und die Vordotiermetallfolie 9 aus Lithium hergestellt ist, jedoch kann die Vordotiermetallfolie 9 aus Alkalimetallen außer Lithium hergestellt werden. Derartige Alkalimetalle außer Lithium umfassen Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium.
Die Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren des Ausführungsbeispiels hat: die positiven Elektroden 2 und die negativen Elektroden 3 (Negativelektrodenmaterialien 30), die abwechselnd gestapelt sind; die Separatoren 4, die zwischen jeder der positiven Elektroden 2 und jeder der negativen Elektroden 3 angeordnet sind; die Abdeckung 5, die die positiven Elektroden 2, die negativen Elektroden 3 und die Separatoren 4 enthält; den positiven Anschluss 6, der mit den positiven Elektroden 2 gekuppelt ist und von dem ein Teil an der Außenseite der Abdeckung 5 angeordnet ist; den negativen Anschluss 7, der mit den negativen Elektroden 3 gekuppelt ist und von dem ein Teil an der Außenseite der Abdeckung 5 angeordnet ist; und die Vordotiermetallfolie 9, die im Inneren der Abdeckung 5 angeordnet ist. Jede der positiven Elektroden 2 hat die positive Kollektorfolie 21 als Kollektorfolie mit Löchern und die positive Aktivmateriallage 22 als eine Aktivmateriallage, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist, und jede der negativen Elektroden 3 hat die negative Kollektorfolie 31 als eine Kollektorfolie mit Löchern und die negative Aktivmateriallage 32 als eine Aktivmateriallage, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist.
Außerdem haben in der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren entweder die positiven Elektroden 2 oder die negativen Elektroden 3 oder beide die Vordotierzielelektrode 30a, in der die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, und in der Vordotierzielelektrode 30a ist der Nichtanordnungsabschnitt 33, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 nicht angeordnet ist, an zumindest einem Abschnitt des Außenumfangs der Aktivmateriallage ausgebildet.
In der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren ist die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der positiven Aktivmateriallage 22 oder der negativen Aktivmateriallage 32 als die Aktivmateriallage der positiven Elektrode 2 oder der negativen Elektrode 3 (das Negativelektrodenmaterial 30) angeordnet. Dadurch kann ein Kollektor weggelassen werden, der beim Anordnen der Vordotiermetallfolie 9 im zugehörigen Stand der Technik verwendet wird, und somit können die Teilekosten reduziert werden.
Die Vordotierzielelektrode 30a hat den Nichtanordnungsabschnitt 33, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 nicht angeordnet ist, an zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage. An dem Außenumfang der Aktivmateriallage kann ein Mangel (ein Fehlen) der Aktivmateriallage auftreten. Insbesondere dann, wenn die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, kann das Anordnen der Vordotiermetallfolie 9 einen Mangel (ein Fehlen) des Außenumfangs der Aktivmateriallage verursachen. Wenn das Fehlen der Aktivmateriallage an dem Abschnitt auftritt, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 angeordnet ist, kann ein Kurzschluss aufgrund eines Kontaktes zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der positiven Kollektorfolie 21 oder der negativen Kollektorfolie 31 als eine Kollektorfolie auftreten.
Im Gegensatz dazu ist bei der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren die Vordotiermetallfolie 9 nicht an dem gesamten Außenumfang der Aktivmateriallage in der Vordotierzielelektrode 30a angeordnet. Das heißt die Vordotiermetallfolie 9 ist in einer derartigen Weise angeordnet, dass der Abschnitt vermieden wird, bei dem das Fehlen der Aktivmateriallage auftreten kann. In diesem Fall, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, wird dadurch das Fehlen der Aktivmateriallage in dem Abschnitt, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 angeordnet ist, verhindert. Als ein Ergebnis kann daher das Auftreten eines Kurzschlusses aufgrund eines Kontaktes zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der Kollektorfolie verhindert werden. Darüber hinaus kann dadurch das Herstellen der fehlerhaften Energiespeichervorrichtung 100, die einen fehlenden Abschnitt der Aktivmateriallage zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der Kollektorfolie hat, vermieden werden, und somit können Produktionskosten reduziert werden.
In der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren ist der Nichtanordnungsabschnitt 33 über den gesamten Außenumfang der positiven Aktivmateriallage 22 oder der negativen Aktivmateriallage 32 als die Aktivmateriallage in der Vordotierzielelektrode 30a ausgebildet. Dadurch kann noch leichter das Fehlen der Aktivmateriallage in dem Abschnitt, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 angeordnet ist, vermieden werden.
In der Energiespeichervorrichtung 100 vor dem Vordotieren ist der Anordnungsbereich (die Anordnungsfläche) der Vordotiermetallfolie 9 relativ zu dem gesamten Abschnitt, an dem die Aktivmateriallage angeordnet ist, gleich wie oder größer als 80 % und geringer als 100% unter Betrachtung aus der Stapelrichtung der positiven Elektroden 2 und der negativen Elektroden 3 (der Negativelektrodenmaterialien 30) in der Vordotierzielelektrode 30a.
Die positive Kollektorfolie 21 und die negative Kollektorfolie 31 als die Kollektorfolie haben jeweils eine Vielzahl an Löchern. Dadurch wird die Zeitspanne verkürzt, die für das Vordotieren in dem Abschnitt der negativen Aktivmateriallage 32 erforderlich ist, die an der Position angeordnet ist, an der sie mit der Vordotiermetallfolie 9 überlappt unter Betrachtung aus der Stapelrichtung der positiven Elektroden 2 und der negativen Elektroden 3 (der Negativelektrodenmaterialien 30), im Vergleich zu dem Abschnitt, der an der Position angeordnet ist, die nicht mit der Vordotiermetallfolie 9 überlappt. Daher ist der Vorsprungsbereich (Vorsprungsfläche) der Vordotiermetallfolie 9 relativ zu dem gesamten Abschnitt, an dem die Aktivmateriallage angeordnet ist, auf gleich wie oder größer als 80% festgelegt, so dass die Aktivmateriallage an der Position angeordnet ist, an der sie mit der Vordotiermetallfolie 9 weitgehend überlappt unter Betrachtung aus der Stapelrichtung der positiven Elektroden 2 und der negativen Elektroden 3. Dadurch kann die Zeitspanne reduziert werden, die für das Vordotieren erforderlich ist.
Im Gegensatz dazu ist unter Betrachtung aus der Stapelrichtung der positiven Elektroden 2 und der negativen Elektroden 3 die Vorsprungsfläche (der Vorsprungsbereich) der Vordotiermetallfolie 9 relativ zu dem gesamten Abschnitt, an dem die Aktivmateriallage angeordnet ist, geringer als 100%, und der Nichtanordnungsabschnitt ist an dem Außenumfang der Aktivmateriallage ausgebildet. Dadurch kann das Auftreten eines fehlenden Abschnittes der Aktivmateriallage zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der Kollektorfolie in dem Fall eines Fehlens des Außenumfangs der Aktivmateriallage verhindert werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zum Herstellen der fertigen Energiespeichervorrichtung 1 ein Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung 100, die Folgendes aufweist: die positiven Elektroden 2 und die negativen Elektroden 3, die abwechselnd gestapelt sind; die Separatoren 4, die zwischen jeder der positiven Elektroden 2 und jeder der negativen Elektroden 3 angeordnet sind; die Abdeckung 5, die die positiven Elektroden 2, die negativen Elektroden 3 und die Separatoren 4 enthält; die Elektrolytlösung 8, die im Inneren der Abdeckung 5 angeordnet ist; der positive Anschluss 6, der mit den positiven Elektroden 2 gekuppelt ist und von dem ein Teil an der Außenseite der Abdeckung 5 angeordnet ist; und der negative Anschluss 7, der mit den negativen Elektroden 3 gekuppelt ist und von dem ein Teil an der Außenseite der Abdeckung 5 angeordnet ist. Jede der positiven Elektroden 2 hat die positive Kollektorfolie 21 als Kollektorfolie mit Löchern und die positive Aktivmateriallage 22 als eine Aktivmateriallage, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist, und jede der negativen Elektroden 3 hat die negative Kollektorfolie 31 als eine Kollektorfolie mit Löchern und die negative Aktivmateriallage 32 als eine Aktivmateriallage, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist.
Außerdem umfasst das Verfahren zum Herstellen der fertigen Energiespeichervorrichtung 1 die folgenden Schritte: das Ausbilden (S2), bei dem die vordotierte Zielelektrode 30a ausgebildet wird, bei der die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet wird und der Nichtanordnungsabschnitt 33, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 nicht angeordnet ist, an zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage an zumindest einer der positiven Elektroden 2 oder zumindest einer der negativen Elektroden 3 (Negativelektrodenmaterialien 30) ausgebildet wird; das Stapeln (S3), bei dem die Vordotierzielelektrode 30a, die positiven Elektroden 2, die negativen Elektroden 3 und die Separatoren 4 gestapelt werden, um den positiven Anschluss 6 mit den positiven Elektroden 2 zu kuppeln und den negativen Anschluss 7 mit den negativen Elektroden 3 zu kuppeln; das Einbringen (S4), bei dem die gestapelten Vordotierzielelektrode 30a, positiven Elektroden 2, negativen Elektroden 3 und Separatoren 4 in die Abdeckung 5 eingebracht werden; und das Vordotieren (S5), bei dem die Elektrolytlösung 8 in die Abdeckung 5 injiziert wird, um Lithiumionen in die negativen Elektroden 3 mit der Vordotiermetallfolie 9 vorzudotieren.
In dem Verfahren zum Herstellen der fertigen Energiespeichervorrichtung 1 wird die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der positiven Aktivmateriallage 22 oder der negativen Aktivmateriallage 32 als die Aktivmateriallage der positiven Elektrode 2 oder der negativen Elektrode 3 (Negativelektrodenmaterial 30) in der Vordotierzielelektrode 30a angeordnet. Dadurch kann der Bedarf an einem Kollektor beseitigt werden, der beim Anordnen der Vordotiermetallfolie 9 im zugehörigen Stand der Technik verwendet wird, und somit können die Teilekosten reduziert werden.
In der Vordotierzielelektrode 30a wird der Nichtanordnungsbereich 33, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 nicht angeordnet ist, an zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage ausgebildet. Das heißt die Vordotiermetallfolie 9 wird in einer derartigen Weise angeordnet, dass der Abschnitt vermieden wird, bei dem das Fehlen der Aktivmateriallage auftreten kann. Dadurch wird das Fehlen der Aktivmateriallage in dem Abschnitt beseitigt, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 in dem Fall angeordnet wird, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist. Als ein Ergebnis kann dadurch das Auftreten eines Kurzschlusses verhindert werden, der sich aufgrund eines Kontaktes zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der positiven Kollektorfolie 21 oder der negativen Kollektorfolie 31 als Kollektorfolie ergeben würde. Darüber hinaus kann dadurch die Herstellung einer fehlerhaften Energiespeichervorrichtung 1 verhindert werden, die einen fehlenden Abschnitt einer Aktivmateriallage zwischen der Vordotiermetallfolie 9 und der Kollektorfolie hat, und dadurch können die Produktionskosten reduziert werden.
In dem Verfahren zum Herstellen der fertigen Energiespeichervorrichtung 1 umfasst der Schritt des Anordnens (S2) Folgendes: das Anordnen (S21), bei dem die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der positiven Aktivmateriallage 22 oder der negativen Aktivmateriallage 32 als die Aktivmateriallage an zumindest einer der positiven Elektroden 2 oder zumindest einer der negativen Elektroden 3 angeordnet wird; und das Verstemmen (S22), bei dem die Vordotiermetallfolie 9, die bei dem Schritt des Anordnens (S21) angeordnet wird, verstemmt wird. In der Vordotierzielelektrode 30a ist der Nichtanordnungsbereich 33 an zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage in dem Zustand ausgebildet, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 bei dem Schritt des Verstemmens (S22) verstemmt wird.
In dem Verfahren zum Herstellen der fertigen Energiespeichervorrichtung 1 wird der Nichtanordnungsbereich 33 an zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage in dem Zustand ausgebildet, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 verstemmt ist. Dadurch kann noch leichter das Fehlen der Aktivmateriallage in dem Abschnitt, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 angeordnet ist, vermieden werden.
Die Energiespeichervorrichtung 1 vor dem Vordotieren hat: positive Elektroden 2, negative Elektroden 3, Separatoren 4, eine Abdeckung 5, eine Elektrolytlösung 8, einen positiven Anschluss 6, einen negativen Anschluss 7 und eine Vordotiermetallfolie 9. Jede der positiven Elektroden 2 und der negativen Elektroden 3 hat jeweils: eine positive Kollektorfolie 21 und eine negative Kollektorfolie 31 mit Löchern; und eine positive Aktivmateriallage 22 und eine negative Aktivmateriallage 32, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist. Entweder die positiven Elektroden 2 oder die negativen Elektroden 3 oder beide haben eine Vordotierzielelektrode 30a, bei der die Vordotiermetallfolie 9 in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, und ein Nichtanordnungsabschnitt 33, bei dem die Vordotiermetallfolie 9 nicht angeordnet ist, ist in zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage ausgebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011-192888 A [0002, 0003, 0004]

Claims

Energiespeichervorrichtung vor einem Vordotieren mit: einer Vielzahl an positiven Elektroden und einer Vielzahl an negativen Elektroden, wobei die positiven Elektroden und die negativen Elektroden abwechselnd gestapelt sind; einer Vielzahl an Separatoren, die zwischen jeder der positiven Elektroden und jeder der negativen Elektroden angeordnet sind; einer Abdeckung, die die positiven Elektroden, die negativen Elektroden und die Separatoren enthält; einem positiven Anschluss, der mit den positiven Elektroden gekuppelt ist, wobei ein Teil des positiven Anschlusses an der Außenseite der Abdeckung angeordnet ist; einem negativen Anschluss, der mit den negativen Elektroden gekuppelt ist, wobei ein Teil des negativen Anschlusses an der Außenseite der Abdeckung angeordnet ist; und einer Vordotiermetallfolie, die im Inneren der Abdeckung angeordnet ist; wobei jede der positiven Elektroden und jede der negativen Elektroden eine Kollektorfolie mit einem Loch und eine Aktivmateriallage, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist, aufweist, entweder die positiven Elektroden oder die negativen Elektroden oder beide eine Vordotierzielelektrode aufweisen, bei der die Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit einer Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, und in der Vordotierzielelektrode ein Nichtanordnungsabschnitt, bei dem die Vordotiermetallfolie nicht angeordnet ist, an zumindest einem Teil eines Außenumfangs der Aktivmateriallage ausgebildet ist.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Nichtanordnungsabschnitt über den gesamten Außenumfang der Aktivmateriallage in der Vordotierzielelektrode ausgebildet ist.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei ein Vorsprungsbereich der Vordotiermetallfolie relativ zu einem gesamten Abschnitt, in dem die Aktivmateriallage angeordnet ist, gleich wie oder größer als 80% und geringer als 100% unter Betrachtung aus einer Stapelrichtung der positiven Elektroden und der negativen Elektroden in der Vordotierzielelektrode ist.
Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung, wobei die Energiespeichervorrichtung Folgendes aufweist: eine Vielzahl an positiven Elektroden und eine Vielzahl an negativen Elektroden, wobei die positiven Elektroden und die negativen Elektroden abwechselnd gestapelt sind; eine Vielzahl an Separatoren, die zwischen jeder der positiven Elektroden und jeder der negativen Elektroden angeordnet sind; eine Abdeckung, die die positiven Elektroden, die negativen Elektroden und die Separatoren enthält; eine Elektrolytlösung, die im Inneren der Abdeckung angeordnet ist; einen positiven Anschluss, der mit den positiven Elektroden gekuppelt ist, wobei ein Teil des positiven Anschlusses an der Außenseite der Abdeckung angeordnet ist; und einen negativen Anschluss, der mit den negativen Elektroden gekuppelt ist, wobei ein Teil des negativen Anschlusses an der Außenseite der Abdeckung angeordnet ist, und jede der positiven Elektroden und jede der negativen Elektroden eine Kollektorfolie mit einem Loch und eine Aktivmateriallage, die an zumindest einer Seite der Kollektorfolie angeordnet ist, aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden einer Vordotierzielelektrode, bei der eine Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit einer Oberfläche der Aktivmateriallage angeordnet ist, und ein Nichtanordnungsabschnitt, in dem die Vordotiermetallfolie nicht angeordnet ist, in zumindest einem Teil eines Außenumfangs der Aktivmateriallage an zumindest einer der positiven Elektroden oder zumindest einer der negativen Elektroden ausgebildet ist; Stapeln der Vordotierzielelektrode, der positiven Elektroden, der negativen Elektroden und der Separatoren, um den positiven Anschluss mit den positiven Elektroden zu kuppeln und den negativen Anschluss mit den negativen Elektroden zu kuppeln; Einbringen der gestapelten Vordotierzielelektrode, positiven Elektroden, negativen Elektroden und Separatoren in die Abdeckung; und Injizieren der Elektrolytlösung in die Abdeckung zum Vordotieren von Lithiumionen in die negativen Elektroden mit der Vordotiermetallfolie.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Ausbilden die folgenden Schritte aufweist: Anordnen der Vordotiermetallfolie in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Aktivmateriallage an zumindest einer der positiven Elektroden oder zumindest einer der negativen Elektroden; und Verstemmen der Vordotiermetallfolie, die bei dem Schritt des Anordnens angeordnet wird; und wobei in der Vordotierzielelektrode der Nichtanordnungsabschnitt an zumindest einem Teil des Außenumfangs der Aktivmateriallage in einem Zustand ausgebildet wird, bei dem die Vordotiermetallfolie bei dem Schritt des Verstemmens verstemmt ist.