JP2019040766A - Stacked battery electrode structure, stacked battery, and method of manufacturing stacked battery - Google Patents
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Abstract
【課題】積層型電池の発電不良を防止し、積層型電池の生産性を高めることができる積層型電池の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る積層型電池の製造方法は、正極延出部122に第一嵌合穴132を形成する工程と、負極延出部123に第二嵌合穴133を形成する工程と、ガイド部150を所定の位置に設置する工程と、第一被嵌合突起162に第一嵌合穴132を嵌める工程と、ガイド部150に設置された正極102の表面に電解質層104を配置する工程と、第二被嵌合突起163に第二嵌合穴133を嵌める工程と、を有する。
【選択図】図5The present invention provides a method for manufacturing a stacked battery that can prevent power generation failure of the stacked battery and increase the productivity of the stacked battery.
A method of manufacturing a stacked battery according to the present invention includes a step of forming a first fitting hole 132 in a positive electrode extension portion 122 and a step of forming a second fitting hole 133 in a negative electrode extension portion 123. The step of installing the guide portion 150 at a predetermined position, the step of fitting the first fitting hole 132 into the first fitting protrusion 162, and the electrolyte layer 104 on the surface of the positive electrode 102 installed in the guide portion 150. And a step of fitting the second fitting hole 133 into the second fitting protrusion 163.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、積層型電池の電極構造、積層型電池、及び、積層型電池の製造方法に関する。 The present invention relates to an electrode structure of a stacked battery, a stacked battery, and a method for manufacturing the stacked battery.
リチウムイオン二次電池は、鉛蓄電池やニッケル水素電池に比べてエネルギー密度及び起電力が高いという特徴を有する。そのため、リチウムイオン二次電池は、小型化及び軽量化が要求される各種の携帯機器やノートパソコン等の電源として広く用いられている。一般に、リチウムイオン二次電池を製造する工程では、正極活物質が正極集電体に塗工された正極と、負極活物質が負極集電体に塗工された負極とを、電解質層を介して積層する。その後、正極、電解質層及び負極の積層体をケース(外装体)内に密封する。 Lithium ion secondary batteries are characterized by higher energy density and electromotive force than lead acid batteries and nickel metal hydride batteries. For this reason, lithium ion secondary batteries are widely used as power sources for various portable devices and notebook computers that are required to be small and light. In general, in the process of manufacturing a lithium ion secondary battery, a positive electrode in which a positive electrode active material is applied to a positive electrode current collector and a negative electrode in which a negative electrode active material is applied to a negative electrode current collector are interposed via an electrolyte layer. And stack. Then, the laminated body of a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode is sealed in a case (exterior body).
例えば、特許文献1には、活物質スラリーを集電体上に塗布、乾燥し、次いでプレスすることにより正極又は負極を作製する工程、及び、電解質層を介して正極及び負極を積層させる工程が開示されている。 For example, Patent Document 1 includes a step of producing a positive electrode or a negative electrode by applying an active material slurry onto a current collector, drying, and then pressing, and a step of laminating the positive electrode and the negative electrode through an electrolyte layer. It is disclosed.
しかしながら、電解質層を介して正極及び負極が積層された積層型電池の製造工程で正極と負極との相対位置のずれが生じると、積層型電池の発電不良が起こるという問題があった。また、正極と負極との位置を揃えるために、高い熟練度を必要とする工程を経ると、積層型電池の生産性が低下するという問題があった。 However, when the relative position between the positive electrode and the negative electrode is shifted in the manufacturing process of the stacked battery in which the positive electrode and the negative electrode are stacked via the electrolyte layer, there is a problem that the power generation failure of the stacked battery occurs. In addition, when a process requiring a high degree of skill is performed in order to align the positions of the positive electrode and the negative electrode, there is a problem in that the productivity of the stacked battery decreases.
本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、積層型電池の発電不良を防止し、積層型電池の生産性を高めることができる積層型電池の電極構造、積層型電池、及び、積層型電池の製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and prevents the power generation failure of the stacked battery and can increase the productivity of the stacked battery, the stacked battery electrode structure, and A method for manufacturing a stacked battery is provided.
本発明に係る積層型電池の電極構造は、ガイド部に設置されることで所定の積層方向に沿って積層可能な積層型電池の電極構造であって、電極と、該電極の周縁から前記積層方向に直交する面に沿って延びる延出部と、を備え、前記ガイド部に設けられた被嵌合突起に嵌合可能な嵌合穴が前記延出部に設けられ、前記被嵌合突起に前記嵌合穴が嵌った際に、前記積層方向の逆向きから見て前記電極が所定の位置に配されて移動不能になることを特徴とする。 An electrode structure of a stacked battery according to the present invention is an electrode structure of a stacked battery that can be stacked along a predetermined stacking direction by being installed in a guide portion, and the stack is formed from an electrode and a periphery of the electrode. An extending portion that extends along a surface orthogonal to the direction, and a fitting hole that can be fitted to a fitting protrusion provided in the guide portion is provided in the extending portion, and the fitting protrusion When the fitting hole is fitted, the electrode is disposed at a predetermined position when viewed from the opposite direction of the stacking direction, and cannot move.
上述の構成では、嵌合穴を被嵌合突起に嵌めれば、電極が所定の位置に配されて移動不能になる。言い換えれば、単数または複数の電極構造の各々の嵌合穴を被嵌合突起に嵌めるだけで、単数または複数の電極構造の電極を所定の位置で重ね、電極の位置ずれが防止される。 In the above-described configuration, if the fitting hole is fitted into the fitting projection, the electrode is arranged at a predetermined position and cannot be moved. In other words, the electrodes of the single or plural electrode structures are overlapped at a predetermined position only by fitting the fitting holes of the single or plural electrode structures into the mating protrusions, thereby preventing the displacement of the electrodes.
本発明に係る積層型電池は、上述の電極が前記積層方向に沿って複数積層されている積層型電池であって、前記積層方向において隣り合う前記電極の一方は正極であり、前記電極の他方は負極であることを特徴とする。 A stacked battery according to the present invention is a stacked battery in which the above-described electrodes are stacked in a plurality in the stacking direction, and one of the electrodes adjacent in the stacking direction is a positive electrode, and the other of the electrodes Is a negative electrode.
上述の構成では、正極及び負極が所定の位置からずれることなく、良好に積層されている。 In the above-described configuration, the positive electrode and the negative electrode are satisfactorily stacked without shifting from a predetermined position.
本発明に係る積層型電池の製造方法は、ガイド部を用いて正極及び負極を所定の積層方向に沿って積層する積層型電池の製造方法であって、前記正極に、該正極の周縁から前記積層方向に直交する面に沿って延びる正極延出部が設けられ、前記負極に、該負極の周縁から前記積層方向に直交する面に沿って延びる負極延出部が設けられ、前記ガイド部は前記積層方向に沿って延びる第一被嵌合突起及び第二被嵌合突起を備え、前記第一被嵌合突起は、前記正極延出部に形成された第一嵌合穴を嵌めた際に前記積層方向の逆向きから見て前記正極を所定の位置に配し、移動不能とするように形成され、前記第二被嵌合突起は、前記負極延出部に形成された第二嵌合穴を嵌めた際に前記積層方向の逆向きから見て前記負極を前記所定の位置に配し、移動不能とするように形成され、前記正極延出部に前記第一嵌合穴を形成する工程と、前記負極延出部に前記第二嵌合穴を形成する工程と、前記第一被嵌合突起及び前記第二被嵌合突起の一方に、前記第一嵌合穴及び前記第二嵌合穴の一方を嵌める工程と、前記第一被嵌合突起及び前記第二被嵌合突起の他方に、前記第一嵌合穴及び前記第二嵌合穴の他方を嵌める工程と、を有することを特徴とする。 A manufacturing method of a stacked battery according to the present invention is a manufacturing method of a stacked battery in which a positive electrode and a negative electrode are stacked along a predetermined stacking direction using a guide portion, and the positive electrode is connected to the positive electrode from the periphery of the positive electrode. A positive electrode extending portion extending along a surface orthogonal to the stacking direction is provided, and a negative electrode extending portion extending from a peripheral edge of the negative electrode along a surface orthogonal to the stacking direction is provided on the negative electrode. A first fitted projection and a second fitted projection extending along the stacking direction, and the first fitted projection is fitted with a first fitting hole formed in the positive electrode extension portion; The positive electrode is disposed at a predetermined position when viewed from the opposite direction of the stacking direction and is made immovable, and the second fitting protrusion is a second fitting formed on the negative electrode extension. When the fitting hole is fitted, the negative electrode is arranged at the predetermined position when viewed from the opposite direction of the stacking direction. Forming the first fitting hole in the positive electrode extension, forming the second fitting hole in the negative electrode extension, and forming the first fitting hole. Fitting one of the first fitting hole and the second fitting hole to one of the mating protrusion and the second fitted protrusion; and the first fitting protrusion and the second fitted protrusion. And a step of fitting the other of the first fitting hole and the second fitting hole.
上述の構成では、第一嵌合穴を第一被嵌合突起に嵌めると、ガイド部に対する正極の相対位置が一義的に決まる。また、第二嵌合穴を第二被嵌合突起に嵌めると、ガイド部に対する負極の相対位置が一義的に決まり、平面視で正極と負極とが重なる。ガイド部を基準として正極と負極が位置決めされ、重なることで、正極と負極との位置ずれをなくすことができる。さらに、第一嵌合穴を第一被嵌合突起に嵌め、第二嵌合穴を第二被嵌合突起に嵌めればよいので、作業者の熟練度は不要であり、作業者によらず簡易に正極及び負極の位置を決めることができる。上述の積層型電池の製造方法によれば、積層型電池の発電不良を防止し、積層型電池の生産性を高めることができる。 In the above configuration, when the first fitting hole is fitted into the first fitting protrusion, the relative position of the positive electrode with respect to the guide portion is uniquely determined. Further, when the second fitting hole is fitted into the second fitting protrusion, the relative position of the negative electrode with respect to the guide portion is uniquely determined, and the positive electrode and the negative electrode overlap in a plan view. The positive electrode and the negative electrode are positioned and overlapped with reference to the guide portion, so that the positional deviation between the positive electrode and the negative electrode can be eliminated. Further, since the first fitting hole only needs to be fitted into the first fitting protrusion and the second fitting hole should be fitted into the second fitting protrusion, the skill level of the operator is unnecessary, and the operator Therefore, the positions of the positive electrode and the negative electrode can be determined easily. According to the above-described method for manufacturing a stacked battery, power generation failure of the stacked battery can be prevented, and the productivity of the stacked battery can be increased.
また、本発明に係る積層型電池の製造方法では、前記第一被嵌合突起の平面視形状は円形であってもよく、前記第一嵌合穴を形成する工程において前記正極延出部に前記第一嵌合穴を二つ以上形成してもよい。また、前記第二被嵌合突起の平面視形状は円形であってもよく、前記第二嵌合穴を形成する工程において前記負極延出部に前記第二嵌合穴を二つ以上形成してもよい。 Further, in the method for manufacturing a stacked battery according to the present invention, the shape of the first mating protrusion in a plan view may be circular, and the positive electrode extension portion is formed in the step of forming the first mating hole. Two or more first fitting holes may be formed. Further, the shape of the second mating projection in plan view may be circular, and in the step of forming the second mating hole, two or more second mating holes are formed in the negative electrode extension portion. May be.
上述の構成によれば、第一嵌合穴を第一被嵌合突起に嵌める工程、及び第二嵌合穴を第二被嵌合突起に嵌める工程において、正極及び負極の位置決めの精度を確実に高くすることができる。 According to the above-described configuration, in the step of fitting the first fitting hole into the first fitting protrusion and the step of fitting the second fitting hole into the second fitting protrusion, the positioning accuracy of the positive electrode and the negative electrode is ensured. Can be high.
また、本発明に係る積層型電池の製造方法では、前記第二嵌合穴を形成する工程において前記第二嵌合穴を前記第一嵌合穴とは異なる形状で形成してもよい。また、前記第二嵌合穴を形成する工程において前記第二嵌合穴を前記第一嵌合穴とは異なる数で形成してもよい。 In the method for manufacturing a stacked battery according to the present invention, the second fitting hole may be formed in a shape different from the first fitting hole in the step of forming the second fitting hole. Further, in the step of forming the second fitting hole, the second fitting hole may be formed in a number different from that of the first fitting hole.
上述の構成によれば、第一嵌合穴を第一被嵌合突起に嵌める工程、及び第二嵌合穴を第二被嵌合突起に嵌める工程において、第一被嵌合突起と第二被嵌合突起とを目視によって瞬時に且つ確実に識別することができる。このことにより、正極と負極をそれぞれ所定の相対位置に間違えずに迅速に設置することができる。 According to the above configuration, in the step of fitting the first fitting hole into the first fitting projection and the step of fitting the second fitting hole into the second fitting projection, the first fitting projection and the second fitting The mating protrusion can be instantly and reliably identified visually. Thus, the positive electrode and the negative electrode can be quickly installed without making a mistake in the predetermined relative positions.
本発明に係る積層型電池の電極構造、積層型電池、及び、積層型電池の製造方法によれば、積層型電池の発電不良を防止し、積層型電池の生産性を高めることができる。 According to the electrode structure of the multilayer battery, the multilayer battery, and the method of manufacturing the multilayer battery according to the present invention, it is possible to prevent power generation failure of the multilayer battery and increase the productivity of the multilayer battery.
以下、本発明に係る積層型電池の製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。 Hereinafter, an embodiment of a manufacturing method of a laminated battery according to the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings used in the following description are schematic, and the length, width, thickness ratio, and the like are not necessarily the same as the actual ones, and can be changed as appropriate.
図1は、積層型電池100を厚さ方向に沿って切断したときの積層型電池100の断面図である。積層型電池100は、本発明を適用した一実施形態の積層型電池の製造方法(以下、単に「製造方法」という場合がある)によって製造可能な積層型電池の一例であり、例えばリチウムイオン二次電池等である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
図1に示すように、積層型電池100は、複数(図1ではn個)の膜電極接合体単位105と、厚さ方向において膜電極接合体単位105同士の間に介装された電解質層104と、を備えている。図1の膜電極接合体単位105のカッコ書き内の数字は、積層型電池100の下側からD1方向に沿って何番目の膜電極接合体単位105であるかを表している。
As shown in FIG. 1, a
膜電極接合体単位105は、正極102、負極103、及び正極102と負極103との間に介装された電解質層104を備えている。積層型電池100の最も外側(図1において紙面の下側)の正極102の端部には、正極端子用タブ107が接続されている。積層型電池100において最も外側(図1において紙面上側)の負極103の端部には、負極端子用タブ108が接続されている。電解質層104が介装された複数の膜電極接合体単位105は、外装体109によって包装(外装)されている。但し、正極端子用タブ107及び負極端子用タブ108は外装体109の外部に突出し、このような状態で外装体109の外周が封止されている。外装体109は、例えばラミネートアルミフィルム等である。
The membrane
図2に示すように、正極102は、板状の正極集電体111と、正極集電体111の両面111a,111bに形成された正極活物質層112,112と、を備えている。正極集電体111は、例えばアルミニウム箔で構成されている。正極活物質層112としては、例えば正極用スラリーが挙げられる。正極用スラリーは、正極活物質、導電助剤、及びバインダーとなる結着剤を溶媒に分散させることで作製される。なお、図1では、正極活物質層112は省略されている。
As shown in FIG. 2, the
正極活物質としては、例えば、一般式LiMxOy(ただし、Mは金属であり、xおよびyは金属Mと酸素Oの組成比である)で表される金属酸リチウム化合物が挙げられる。具体的には、金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム等が挙げられる。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック等が挙げられる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。なお、正極活物質、導電助剤、及び結着剤は、適宜変更され、特に上述に例示した物質等に限定されない。 Examples of the positive electrode active material include a lithium metal acid compound represented by the general formula LiM x O y (where M is a metal, and x and y are composition ratios of the metal M and oxygen O). Specifically, examples of the lithium metalate compound include lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, and lithium iron phosphate. As a conductive support agent, acetylene black etc. are mentioned, for example. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride. Note that the positive electrode active material, the conductive additive, and the binder are appropriately changed and are not particularly limited to the materials exemplified above.
正極102の周縁102rの一辺には、正極102のD1方向(積層方向)に直交する面P1に沿って周縁102rから延びる正極延出部122が設けられている。本実施形態では、正極集電体111と正極延出部122は共通のアルミニウム箔で構成されている。正極活物質層112は、アルミニウム箔のうち平面視(即ち、D1方向に沿って逆向きに見た場合)で正極102の領域の両面に形成されている。なお、正極集電体111と正極延出部122は別体として形成され、正極102としての正極集電体111の周縁の一辺に正極延出部122を接続してもよい。
On one side of the
正極延出部122に、二つの第一嵌合穴132,132が形成されている。第一嵌合穴132は、平面視で円形に形成されている。
Two first
図3に示すように、負極103は、板状の負極集電体113と、負極集電体113の両面113a,113bに形成された負極活物質層114,114と、を備えている。負極集電体113は、例えば銅(Cu)で構成されている。負極活物質層114としては、例えば負極用スラリーが挙げられる。負極用スラリーは、少なくとも負極活物質、バインダーとなる結着剤を溶媒に分散させ、必要に応じてさらに導電助剤を溶媒に分散させることで作製される。なお、図1では、負極活物質層114は省略されている。
As shown in FIG. 3, the
負極活物質としては、例えば、炭素粉末や黒鉛粉末等からなる炭素材料や、酸化シリコン等の金属酸化物が挙げられる。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。なお、負極活物質、導電助剤、及び結着剤は、適宜変更され、特に上述に例示した物質等に限定されない。負極活物質層114には、リチウムがドープされていてもよい。その場合、負極活物質層114を構成する負極活物質は、炭素材料である。
Examples of the negative electrode active material include carbon materials made of carbon powder, graphite powder, and the like, and metal oxides such as silicon oxide. As a conductive support agent, acetylene black, a carbon nanotube, etc. are mentioned, for example. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride. Note that the negative electrode active material, the conductive additive, and the binder are appropriately changed and are not particularly limited to the materials exemplified above. The negative electrode
負極103の周縁103rの一辺には、負極103のD1方向に直交する面P2に沿って周縁103rから延びる負極延出部123が設けられている。本実施形態では、負極集電体113と負極延出部123は共通のCuで構成されている。負極活物質層114は、平面視でCuのうち負極103の領域の両面に形成されている。なお、負極集電体113と負極延出部123は別体として形成され、負極103としての負極集電体113の周縁の一辺に負極延出部123を接続してもよい。
On one side of the
負極延出部123に、二つの第二嵌合穴133,133が形成されている。第二嵌合穴133は、平面視で円形に形成されている。
Two second
図1に示す電解質層104では、例えば、正極102の表面、及び、負極103の表面に塗工され、ゲル化した電解液(詳細は図示略)がセパレータ(詳細は図示略)に含まれている。電解液としては、例えば、非水溶媒及び電解質塩及び高分子マトリックスからなるゲル状電解液が挙げられる。ゲル状電解液は、粘着性を有していると好ましい。また、電解液として、高分子マトリックスおよび非水溶媒からなり、塗工後に固体化することで固体電解質となる電解液を用いてもよい。
In the
高分子マトリックスとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF−HFP)、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド等のアルキレンエーテルをはじめ、ポリエステル、ポリアミン、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン等が挙げられる。 Examples of the polymer matrix include polyvinylidene fluoride (PVDF), hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP), polyacrylonitrile, alkylene ethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyester, polyamine, polyphosphazene, Polysiloxane etc. are mentioned.
非水溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン化合物、γ−ブチロラクトン等のラクトン化合物;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の炭酸エステル化合物;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等のカルボン酸エステル化合物;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物;アセトニトリル等のニトリル化合物;スルホラン等のスルホン化合物、ジメチルホルムアミド等のアミド化合物等が挙げられる。これらの非水溶媒の一種類を単独で用いてもよく、これらの非水溶媒の二種類以上を混合して用いてもよい。 Examples of the non-aqueous solvent include lactone compounds such as γ-butyrolactone, lactone compounds such as γ-butyrolactone; carbonate compounds such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; methyl formate, methyl acetate Carboxylic acid ester compounds such as methyl propionate; ether compounds such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane; ether compounds such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane; nitrile compounds such as acetonitrile; sulfone compounds such as sulfolane; amide compounds such as dimethylformamide; It is done. One of these non-aqueous solvents may be used alone, or two or more of these non-aqueous solvents may be mixed and used.
なお、ゲル状電解液を塗工後に固体化させ、固体電解質層としてもよい。この場合は、ゲル状電解液として、例えば、アセトニトリル等のニトリル化合物;テトラヒドロフラン等のエーテル化合物:ジメチルホルムアミド等のアミド系化合物が用いられる。これらのゲル状電解液の一種を単独で用いてもよく、これらのゲル状電解液の二種類以上を混合して用いてもよい。 The gel electrolyte may be solidified after coating to form a solid electrolyte layer. In this case, as the gel electrolyte, for example, a nitrile compound such as acetonitrile; an ether compound such as tetrahydrofuran; an amide compound such as dimethylformamide is used. One of these gel electrolytes may be used alone, or two or more of these gel electrolytes may be mixed and used.
電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩等が挙げられる。 Examples of the electrolyte salt include lithium salts such as lithium hexafluorophosphate, lithium perchlorate, and lithium tetrafluoroborate.
セパレータは、電解液を厚み方向で移動させることができ、電気絶縁性を有している。このようなセパレータとしては、複数の孔を有するシート状素材や、不織布等が挙げられる。セパレータの材質としては、例えば、オレフィン系のポリエチレン、ポリプロピレンやセルロース系の材料が挙げられる。例えば、これらの材料からなる不織布等をセパレータに用いることができる。 The separator can move the electrolytic solution in the thickness direction and has electrical insulation. Examples of such a separator include a sheet-like material having a plurality of holes and a nonwoven fabric. Examples of the material for the separator include olefin-based polyethylene, polypropylene, and cellulose-based materials. For example, a nonwoven fabric made of these materials can be used for the separator.
図1に示す正極端子用タブ107は、正極102(又は正極延出部122)の端部に接合され、面P1に沿う方向において正極延出部122の外方に突出するように設けられている。正極端子用タブ107は、例えば、アルミニウム板等により形成されている。
The positive
図1に示す負極端子用タブ108は、負極延出部123(又は負極103)の端部に接合され、面P2に沿う方向において負極延出部123の外方に突出するように設けられている。負極端子用タブ108は、例えば、ニッケルめっきを施したアルミニウム板等で形成されている。
The negative
次いで、本実施形態の製造方法を説明する。本実施形態の製造方法によって、図1に示す積層型電池100を製造することができる。
Next, the manufacturing method of this embodiment will be described. The stacked
本実施形態の製造方法では、ガイド部150を用いて、電解質層104を介装させつつ正極102及び負極103を積層する。
In the manufacturing method of the present embodiment, the
図4に示すように、ガイド部150は、基台152と、棒状に形成された二つの第一被嵌合突起162及び二つの第二被嵌合突起163と、を備えている。第一被嵌合突起162及び第二被嵌合突起163は、基台152の表面からD1方向に沿って延びている。
As shown in FIG. 4, the
第一被嵌合突起162は、正極延出部122に形成された第一嵌合穴132を嵌めた際に正極102を、D1方向とは逆向きから見たときに(図4等では平面視)所定の位置に配し、移動不能にするように形成されている。具体的には、第一被嵌合突起162の平面視形状は、第一嵌合穴132の平面視形状と同じ円である。二つの第一被嵌合突起162に二つの第一嵌合穴132が嵌まると、正極102は位置Pに固定され、正極102及び正極延出部122は面P1に沿う方向では移動できなくなり、回動不能となる。
The
図5に示すように、第二被嵌合突起163は、負極延出部123に形成された第二嵌合穴133を嵌めた際に負極103を、D1方向とは逆向きから見たときに(図5等では平面視)所定の位置に配し、移動不能にすると共に、平面視で負極103の位置を正極102の位置に合わせるように形成されている。二つの第二被嵌合突起163に二つの第二嵌合穴133が嵌まると、負極103及び負極延出部123は面P2に沿う方向では移動できなくなり、回動不能となる。第二被嵌合突起163に二つの第二嵌合穴133が嵌まる前に第一被嵌合突起162に二つの第一嵌合穴132が嵌まっていれば、所定の位置Pで負極103と正極102が重なる。
As shown in FIG. 5, when the second
本実施形態の製造方法は、次に示すように;
*正極延出部122に第一嵌合穴132を形成する工程(第一工程)
*負極延出部123に第二嵌合穴133を形成する工程(第二工程)
*ガイド部150を所定の位置に設置する工程(第三工程)
*第一被嵌合突起162に、第一嵌合穴132を嵌める工程(第四工程)
*ガイド部150に設置された正極102の表面に電解質層104を配置する工程(第五工程)
*第二被嵌合突起163に、第二嵌合穴133を嵌める工程(第六工程)
を有する。以下、各工程、及び前工程及び後工程について説明する。
The manufacturing method of this embodiment is as follows:
* Process for forming first
* Step of forming second
* Step of installing
* Step of fitting the first
* Step of disposing the
* Step of fitting second
Have Hereinafter, each process, the pre-process, and the post-process will be described.
[前処理]
正極集電体111を用意し、正極集電体111において正極102となる領域の表面に前述の正極用スラリーを塗工し、正極活物質層112を形成する。正極用スラリーが塗工されていない領域の正極集電体111を正極延出部122とする。同様に、負極集電体113を用意し、負極集電体113において負極103となる領域の表面に前述の負極用スラリーを塗工し、負極活物質層114を形成する。負極用スラリーが塗工されていない領域の負極集電体113を負極延出部123とする。
[Preprocessing]
A positive electrode
[第一工程]
ガイド部150における二つの第一被嵌合突起162の平面視形状及び相対配置に合わせて、正極延出部122に平面視円形の第一嵌合穴132を二つ形成する。第一嵌合穴132を形成する方法としては、例えば、パンチング等が挙げられる。
[First step]
Two first
[第二工程]
ガイド部150における二つの第二被嵌合突起163の平面視形状及び相対配置に合わせて、負極延出部123に平面視円形の第二嵌合穴133を二つ形成する。第二嵌合穴133を形成する方法としては、例えば、パンチング等が挙げられる。
[Second step]
Two second
[第三工程]
ガイド部150を作業台の上等の所定の位置に設置する。
[Third step]
The
[第四工程]
図4に示すように、正極102が基台152の上方に配置されるようにしつつ、二つの第一被嵌合突起162の各々に、二つの第一嵌合穴132の各々を嵌める。正極102を基台152に近づけるように下降させ、基台152の上に設置する。
[Fourth process]
As shown in FIG. 4, each of the two first fitting holes 132 is fitted into each of the two first
[第五工程]
ガイド部150に設置された正極102の表面にセパレータを設け、該セパレータに電解液(図示略)を塗工し、含浸させ、電解質層104を配置する。
[Fifth step]
A separator is provided on the surface of the
[第六工程]
図5に示すように、負極103が基台152の上方に配置されるようにしつつ、二つの第二被嵌合突起163の各々に、二つの第二嵌合穴133の各々を嵌める。負極103を電解質層104に近づけるように下降させ、基台152の上に設置する。この工程によって、図6に示すように、平面視で負極103と正極102が重なる。本工程によって、図1に示す膜電極接合体単位105が作られる。
[Sixth step]
As shown in FIG. 5, each of the two second fitting holes 133 is fitted into each of the two second
[後処理]
図1に示すように、積層型電池100は複数の膜電極接合体単位105を備えているので、第六工程の後に、第七工程として、負極103の表面にセパレータを設け、該セパレータに電解液(図示略)を塗工し、含浸させ、電解質層104を配置する。その後、第四工程から第七工程までを順次、(n−1)回繰り返す。なお、D1方向でn番目の膜電極接合体単位105(即ち、最外部の膜電極接合体単位105)の負極103の表面には電解質層104を配置しない。
[Post-processing]
As shown in FIG. 1, the
n個の膜電極接合体単位105を積層した後、n個の膜電極接合体単位105をガイド部150から抜き出す。続いて、積層型電池100の最外部の正極102に正極端子用タブ107を接続し、積層型電池100の最外部の負極103に負極端子用タブ108を接続する。電解質層104を介装させた複数の膜電極接合体単位105の外側を外装体109で仮封止する。
After stacking the n membrane
正極102と負極103との間に電圧を印加することより初回充電を行い、負極103の負極集電体113の表面113a側に形成された負極活物質層114の表面のリチウム(Li)を、表面113b側に形成された負極活物質層114を構成する負極活物質にドープする。このようなドープ処理後に、外装体109を本封止する。上述の工程によって、積層型電池100が完成する。
The initial charge is performed by applying a voltage between the
以上説明した本実施形態の製造方法によれば、第四工程で第一嵌合穴132を第一被嵌合突起162に嵌めると、図6に示すようにガイド部150に対する正極102の相対位置が一義的に決まる。また、第六工程で第二嵌合穴133を第二被嵌合突起163に嵌めると、図6に示すようにガイド部150に対する負極103の相対位置が一義的に決まり、平面視で正極102と負極103とが重なる。ガイド部150を基準として正極102と負極103が正確に位置決めされ、重なることで、正極102と負極103との位置ずれをなくすことができる。また、正極102及び負極103の位置を決めるために第一嵌合穴132を第一被嵌合突起162に嵌め、第二嵌合穴133を第二被嵌合突起163に嵌めればよいので、作業者の熟練度は不要であり、作業者によらず簡易且つ正確に正極102及び負極103の位置を決めることができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、積層型電池100の発電不良を防止し、積層型電池100の生産性を高めることができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment described above, when the first
また、本実施形態の製造方法では、第一被嵌合突起162の平面視形状は円形であり、第一嵌合穴132を形成する工程において正極延出部122に平面視円形の第一嵌合穴132を二つ形成した。第二被嵌合突起163の平面視形状も円形であり、第二嵌合穴133を形成する工程において負極延出部123に平面視円形の第二嵌合穴133を二つ形成した。上述の構成によれば、作業者が第一嵌合穴132を第一被嵌合突起162に嵌め易く、第二嵌合穴133を第二被嵌合突起163に嵌め易くなると共に、正極102及び負極103の位置決めの精度を確実に高くすることができる。
Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, the planar view shape of the 1st to-
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Deformation / change is possible.
例えば、第一被嵌合突起162及び第一嵌合穴132の平面視形状は円に限定されず、四角形や星、十字、これら以外の任意の形状から選択されればよい。第一嵌合穴132の平面視形状を円のようにD1方向を中心に回転対称な形状とする場合、第一嵌合穴132は正極延出部122に二つ以上形成されている。このように第一被嵌合突起162及び第一嵌合穴132が二つ以上形成されることで、第一嵌合穴132を第一被嵌合突起162に嵌めたときに正極102がD1方向を中心に回動不能になる。一方、第一被嵌合突起162及び第一嵌合穴132の平面視形状を星や十字とすると、第一被嵌合突起162及び第一嵌合穴132が一つだけ形成された場合でも、第一嵌合穴132を第一被嵌合突起162に嵌めたときに正極102がD1方向を中心に回転不能になる。従って、第一嵌合穴132を第一被嵌合突起162に嵌めたときに正極102がD1方向を中心に回転不能になる場合は、第一被嵌合突起162及び第一嵌合穴132は正極延出部122に一つ形成されていてもよい。
For example, the planar view shape of the first
また、上述の実施形態では、正極延出部122に第二嵌合穴133を形成する工程において、第二嵌合穴133を第一嵌合穴132と同じ平面視形状(即ち、円形)で形成したが、第二嵌合穴133を第一嵌合穴132とは異なる平面視形状で形成してもよい。例えば、第一被嵌合突起162及び第一嵌合穴132の平面視形状を円とし、第二被嵌合突起163及び第二嵌合穴133の平面視形状を三角形としてもよい。また、上述の実施形態では、正極延出部122に第二嵌合穴133を形成する工程において、第二嵌合穴133を第一嵌合穴132と同じ数(即ち、2つ)で形成したが、第二嵌合穴133を第一嵌合穴132とは異なる数(但し、三つ以上)で形成してもよい。例えば、第一被嵌合突起162及び第一嵌合穴132の数を二つとし、第二被嵌合突起163及び第二嵌合穴133の数を三つとしてもよい。このように第一嵌合穴132と第二嵌合穴133とを互いの平面視形状や数を変えて形成することで、作業者が第一被嵌合突起162と第二被嵌合突起163とを目視によって瞬時に且つ確実に識別することができる。さらに、間違えることなく、第一嵌合穴132を第一被嵌合突起162に嵌め、第二嵌合穴133を第二被嵌合突起163に嵌め、正極102と負極103をそれぞれ所定の相対位置に迅速に設置することができる。
In the above-described embodiment, in the step of forming the second
また、ガイド部150は、基台152を備えずに、第一被嵌合突起162及び第二被嵌合突起163のみを有していてもよい。例えば、正極102及び負極103を作製する装置等に第一被嵌合突起162及び第二被嵌合突起163が設置されていてもよい。
In addition, the
また、本発明に係る製造方法は、上述の実施形態で例示したリチウムイオン二次電池に限定されず、正極及び負極を積層することによって製造可能な積層型電池に対して適用することができる。 The manufacturing method according to the present invention is not limited to the lithium ion secondary battery exemplified in the above-described embodiment, and can be applied to a stacked battery that can be manufactured by stacking a positive electrode and a negative electrode.
100…積層型電池
102…正極
103…負極
122…正極延出部
123…負極延出部
132…第一嵌合穴
133…第二嵌合穴
150…ガイド部
162…第一被嵌合突起
163…第二被嵌合突起
DESCRIPTION OF
Claims (7)
電極と、
該電極の周縁から前記積層方向に直交する面に沿って延びる延出部と、を備え、
前記ガイド部に設けられた被嵌合突起に嵌合可能な嵌合穴が前記延出部に設けられ、
前記被嵌合突起に前記嵌合穴が嵌った際に、前記積層方向の逆向きから見て前記電極が所定の位置に配されて移動不能になることを特徴とする積層型電池の電極構造。 It is an electrode structure of a stacked battery that can be stacked along a predetermined stacking direction by being installed in a guide part,
Electrodes,
Extending from the periphery of the electrode along a plane orthogonal to the stacking direction,
A fitting hole that can be fitted to a fitting protrusion provided in the guide portion is provided in the extension portion,
When the fitting hole is fitted into the fitting protrusion, the electrode is arranged at a predetermined position and cannot be moved when viewed from the opposite direction of the lamination direction, and the electrode structure of the laminated battery is characterized in that .
前記積層方向において隣り合う前記電極の一方は正極であり、前記電極の他方は負極であることを特徴とする積層型電池。 A stacked battery in which a plurality of the electrodes according to claim 1 are stacked along the stacking direction,
One of the electrodes adjacent to each other in the stacking direction is a positive electrode, and the other of the electrodes is a negative electrode.
前記正極に、該正極の周縁から前記積層方向に直交する面に沿って延びる正極延出部が設けられ、
前記負極に、該負極の周縁から前記積層方向に直交する面に沿って延びる負極延出部が設けられ、
前記ガイド部は前記積層方向に沿って延びる第一被嵌合突起及び第二被嵌合突起を備え、
前記第一被嵌合突起は、前記正極延出部に形成された第一嵌合穴を嵌めた際に前記積層方向の逆向きから見て前記正極を所定の位置に配し、移動不能とするように形成され、
前記第二被嵌合突起は、前記負極延出部に形成された第二嵌合穴を嵌めた際に前記積層方向の逆向きから見て前記負極を前記所定の位置に配し、移動不能とするように形成され、
前記正極延出部に前記第一嵌合穴を形成する工程と、
前記負極延出部に前記第二嵌合穴を形成する工程と、
前記第一被嵌合突起及び前記第二被嵌合突起の一方に、前記第一嵌合穴及び前記第二嵌合穴の一方を嵌める工程と、
前記第一被嵌合突起及び前記第二被嵌合突起の他方に、前記第一嵌合穴及び前記第二嵌合穴の他方を嵌める工程と、
を有することを特徴とする積層型電池の製造方法。 A method for manufacturing a stacked battery in which a positive electrode and a negative electrode are stacked along a predetermined stacking direction using a guide part,
The positive electrode is provided with a positive electrode extension extending from the periphery of the positive electrode along a plane orthogonal to the stacking direction,
The negative electrode is provided with a negative electrode extension that extends from the periphery of the negative electrode along a plane perpendicular to the stacking direction,
The guide portion includes a first fitted protrusion and a second fitted protrusion extending along the stacking direction,
When the first fitting protrusion is fitted in the first fitting hole formed in the positive electrode extension portion, the positive electrode is arranged at a predetermined position when viewed from the opposite direction of the stacking direction, and is immovable. Formed to
When the second fitting hole formed in the negative electrode extension portion is fitted into the second fitting protrusion, the negative electrode is arranged at the predetermined position when viewed from the opposite direction of the stacking direction and cannot move. Formed to
Forming the first fitting hole in the positive electrode extension portion;
Forming the second fitting hole in the negative electrode extension portion;
Fitting one of the first fitting hole and the second fitting hole to one of the first fitted protrusion and the second fitted protrusion; and
Fitting the other of the first fitting hole and the second fitting hole to the other of the first fitting protrusion and the second fitting protrusion;
A method for producing a laminated battery, comprising:
前記第一嵌合穴を形成する工程において前記正極延出部に前記第一嵌合穴を二つ以上形成することを特徴とする請求項3に記載の積層型電池の製造方法。 The plan view shape of the first mating protrusion is circular,
The method for manufacturing a stacked battery according to claim 3, wherein in the step of forming the first fitting hole, two or more of the first fitting holes are formed in the positive electrode extension portion.
前記第二嵌合穴を形成する工程において前記負極延出部に前記第二嵌合穴を二つ以上形成することを特徴とする請求項3に記載の積層型電池の製造方法。 The plan view shape of the second mating protrusion is circular,
The method for manufacturing a stacked battery according to claim 3, wherein in the step of forming the second fitting hole, two or more of the second fitting holes are formed in the negative electrode extension portion.
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-
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