JP2017208293A - 蓄電装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】位置決め時に電極から異物が発生することを抑制できる蓄電装置の製造方法を提供すること。【解決手段】電極組立体の製造に関し、正極電極21に正極衝撃吸収部27を形成し、負極電極31に負極衝撃吸収部37を形成した後、正極電極21及び負極電極31を正極衝撃吸収部27及び負極衝撃吸収部37から積層部55に落下させる。衝撃吸収部27,37を位置決め部59に当接させて正極電極21及び負極電極31の落下を規制し、かつ各タブ25,35を各タブ位置決め部59a,59bに当接させてタブ25,35の幅方向への正極電極21及び負極電極31の移動を規制しながら、正極電極21と負極電極31を積層する。【選択図】図7
Description
本発明は、異なる極性の電極同士を互いに絶縁した状態に積層した電極組立体を備える蓄電装置の製造方法に関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン二次電池などの二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば金属箔の両面に活物質層を有するシート状の正極電極及び負極電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層された電極組立体を備えている。
電極組立体の積層方法としては、サイクルタイムを早めるため、正極電極、セパレータ、及び負極電極を自重を使って落下させ、落下した移動先で積層させる方法がある。この方法では、正極電極、セパレータ、及び負極電極それぞれを移動先で互いに重ね合わせ、積層させる必要がある。移動先で正極電極、セパレータ、及び負極電極を積層させるには、それら正極電極、セパレータ、及び負極電極を位置決め部に当接させてその移動を停止させつつ、所定の位置に位置決めする(例えば、特許文献1又は特許文献2参照)。
ところが、特許文献1のように、電極組立体の形成のために正極電極及び負極電極を位置決め部に当接させると、当接の際の衝撃によって各活物質層から活物質粒子が脱落したり、金属箔の一部が剥離し、それら活物質粒子や金属片といった異物が電極組立体内に混入してしまう虞がある。
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、位置決め時に電極から異物が発生することを抑制できる蓄電装置の製造方法を提供することにある。
上記問題点を解決するための蓄電装置の製造方法は、矩形シート状の金属箔の少なくとも片面に存在する活物質層と、前記金属箔の一辺に沿うタブ突出縁から突出する形状のタブと、前記タブ突出縁を覆う軟質樹脂製の衝撃吸収部と、を有する電極を複数備え、異なる極性の電極同士を互いに絶縁した状態に積層した電極組立体を備える蓄電装置の製造方法であって、前記金属箔の材料である金属箔材料の少なくとも片面に前記活物質層の前駆体を備えた電極材料において、少なくとも前記タブ突出縁となる位置を切断し、硬化する前の前記衝撃吸収部の材料を前記タブ突出縁となる部位を覆う状態に塗布し、前記材料を硬化させて前記衝撃吸収部を形成した後、前記電極材料から切り出された前記電極を前記衝撃吸収部から積層部に落下させ、前記衝撃吸収部を前記積層部の位置決め部に当接させて落下を規制し、かつ前記タブを前記位置決め部のタブ位置決め部に当接させて前記タブの幅方向への前記電極の移動を規制しながら、異なる極性の電極を互いに絶縁しながら積層することを要旨とする。
これによれば、電極材料において、タブ突出縁に衝撃吸収部を備える電極を製造した後、電極組立体の製造のために衝撃吸収部から電極を落下させ、タブをタブ位置決め部に当接させる。すると、タブ位置決め部により、タブの幅方向、すなわちタブ突出縁に沿う方向への電極の移動が規制される。また、タブ突出縁を覆う衝撃吸収部が位置決め部に当接して、電極の落下が規制され、電極が位置決めされる。この電極の位置決めの際、まず、衝撃吸収部が位置決め部に当接することで、この当接の際にタブ突出縁に作用する衝撃を緩和し、衝撃を原因とした電極からの異物の発生を抑制できる。
したがって、電極組立体製造のサイクルタイムを早めるために、電極の自重落下を使用した積層方法を採用しても、電極位置決め時にその電極から異物が発生することを抑制できる。
また、蓄電装置の製造方法について、正極の前記電極は前記金属箔の露出した未塗工部を前記タブ突出縁に沿って備え、前記タブ突出縁に沿う前記未塗工部の表面を覆う状態に前記衝撃吸収部を備えていてもよい。
これによれば、正極の電極において、未塗工部を形成する金属箔の端縁が衝撃吸収部によって覆われる。このため、正極の電極が位置決めされた際、タブ突出縁から金属箔の一部が脱落することを抑制できる。また、未塗工部の表面に衝撃吸収部が存在する場合、未塗工部からの衝撃吸収部の厚みを、正極の活物質層の厚みより薄くすれば、衝撃吸収部を備える構成としても、正極の衝撃吸収部に起因して、電極組立体の厚みが積層方向へ増大することがない。
また、蓄電装置の製造方法について、負極の前記電極は、前記タブ突出縁に沿って前記金属箔の少なくとも片面を覆う状態に前記活物質層を備え、前記タブ突出縁に沿う前記活物質層の表面を覆う状態に前記衝撃吸収部を備えていてもよい。
これによれば、タブ突出縁及び活物質層の端縁が衝撃吸収部によって覆われる。このため、負極の電極が位置決めされた際、タブ突出縁から金属箔の一部が脱落すること、及び活物質層の端縁から活物質粒子が脱落することを抑制できる。また、負極の活物質層の表面に衝撃吸収部が存在する場合、活物質層の表面からの衝撃吸収部の厚み分、負極の電極の厚みが増大しても、負極の衝撃吸収部が正極の未塗工部に対向配置されていれば、負極の厚み増大分を正極の活物質層の厚みと負極の活物質層の厚みで吸収でき、電極組立体の厚みが積層方向へ増大することがない。
また、前記蓄電装置は二次電池である。
本発明によれば、位置決め時に電極から異物が発生することを抑制できる。
以下、蓄電装置の製造方法を、二次電池の製造方法に具体化した一実施形態を図1〜図7にしたがって説明する。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、例えばリチウムイオン二次電池である。二次電池10は、電極組立体20と、図示しない電解液と、電極組立体20及び電解液を収容しているケース30と、電極組立体20と電気を授受するための2つの端子40と、を備える。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、例えばリチウムイオン二次電池である。二次電池10は、電極組立体20と、図示しない電解液と、電極組立体20及び電解液を収容しているケース30と、電極組立体20と電気を授受するための2つの端子40と、を備える。
図2又は図3に示すように、電極組立体20は、複数の電極としての正極電極21と、複数の電極としての負極電極31と、複数のセパレータ26と、を備える。電極組立体20は、正極電極21と負極電極31とが間にセパレータ26を介在させ、かつ相互に絶縁された状態で積層された構造を備える。正極電極21と負極電極31は異なる極性の電極である。
正極電極21は、矩形シート状の金属箔としての正極金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)22を備える。正極電極21は、正極金属箔22の両面に存在する活物質層としての正極活物質層23を備える。正極電極21は、正極金属箔22の一辺に沿って正極未塗工部22aを備える。正極未塗工部22aは、正極活物質層23が存在せず、正極金属箔22が露出した部分である。
正極電極21は、正極金属箔22の一辺の一部から突出した形状のタブとしての正極タブ25を有する。正極電極21は、正極タブ25の突出した正極金属箔22の一辺にタブ突出縁22bを備える。正極電極21において、タブ突出縁22bの対辺に沿う正極金属箔22の縁を底縁22cとする。また、正極電極21において、タブ突出縁22bと底縁22cを最短距離で繋ぐ直線の延びる方向を高さ方向とする。本実施形態において、正極電極21のタブ突出縁22bは、正極金属箔22の一辺に沿う端縁全体そのものである。
正極電極21は、タブ突出縁22bの全体に亘って帯状に存在する衝撃吸収部としての正極衝撃吸収部27を備える。正極衝撃吸収部27は軟質樹脂製である。正極衝撃吸収部27は、発生した衝撃を吸収し、緩和する。軟質樹脂としては、ポリウレタンやフルオレン骨格を有したアクリル系樹脂、紫外線硬化性を有するシリコン樹脂が挙げられ、本実施形態では、紫外線硬化性を有するシリコン樹脂を採用している。正極電極21を短辺から長手方向に沿って見ると、正極衝撃吸収部27は逆U字状である。
図4(a)に示すように、正極衝撃吸収部27は、タブ突出縁22bの端縁全体を覆う本体部27aと、タブ突出縁22bに沿って正極未塗工部22aの表面の一部を覆う側板部27bと、を備える。正極電極21の厚み方向に沿う本体部27aの寸法は、正極金属箔22の厚みと同じである。側板部27bは、本体部27aの厚み方向の両側に存在する部位である。よって、側板部27bは、タブ突出縁22bは覆わず、正極未塗工部22aのみを覆う。
正極衝撃吸収部27において、タブ突出縁22bを覆う面と平行な面を外面27cとする。この外面27cからの側板部27bの突出寸法L1は、正極電極21の長手方向に一定である。また、側板部27bの突出寸法L1は、正極電極21の高さ方向に沿う正極未塗工部22aの寸法L2より短い。このため、側板部27bは、正極未塗工部22aの高さ方向全体ではなく、タブ突出縁22b寄りの一部を覆っている。よって、高さ方向において、側板部27bと正極活物質層23との間からは、正極未塗工部22aが露出している。
正極衝撃吸収部27において、各側板部27bの厚みT1は、正極活物質層23の厚みT2より薄い。各側板部27bは、正極金属箔22の各面に存在する正極活物質層23の厚みT2内に存在し、正極活物質層23から突出していない。
図2又は図3に示すように、負極電極31は、金属箔としての矩形シート状の負極金属箔(本実施形態では銅箔)32を備える。負極電極31は、負極金属箔32の両面に存在する活物質層としての負極活物質層33を備える。また、負極電極31は、負極金属箔32の一辺の一部から突出した形状のタブとしての負極タブ35を有する。負極活物質層33は、負極金属箔32における矩形状の部分全体を覆うとともに、負極タブ35の根本も覆う。
負極電極31の隣り合う2辺(長辺及び短辺)の長さは、正極電極21の隣り合う2辺(長辺及び短辺)の長さより長く、負極電極31は、正極電極21より一回り大きい。また、負極活物質層33の隣り合う2辺(長辺及び短辺)の長さは、正極活物質層23の隣り合う2辺(長辺及び短辺)の長さより長く、負極活物質層33は、正極活物質層23より一回り大きい。なお、セパレータ26の平面形状は、負極電極31の平面形状と同じであり、正極電極21より一回り大きい。
負極活物質層33の面積を、正極活物質層23の面積より一回り大きく設定しているが、これは公知の問題であるリチウム析出への対策である。負極活物質層33を、正極活物質層23の外周縁を覆うように配置することで、外周縁付近でのリチウム析出が抑制される。ただし、後述する製造方法では、正極電極21と負極電極31のタブ突出縁の位置を合わせる必要があり、正極電極21には正極未塗工部22aを設定することで正極活物質層23を適切な位置に位置決めする。
負極電極31は、負極タブ35の突出した負極金属箔32の一辺にタブ突出縁32bを備える。負極電極31において、タブ突出縁32bの対辺に沿う負極金属箔32の縁を底縁32cとする。また、負極電極31において、タブ突出縁32bと底縁32cを最短距離で繋ぐ直線の延びる方向を高さ方向とする。
負極電極31は、タブ突出縁32bの全体に亘って帯状に存在する衝撃吸収部としての負極衝撃吸収部37を備える。負極衝撃吸収部37は、軟質樹脂製である。負極衝撃吸収部37は、発生した衝撃を吸収する。軟質樹脂としては、ポリウレタンやフルオレン骨格を有したアクリル系樹脂、紫外線硬化性を有するシリコン樹脂が挙げられ、本実施形態では紫外線硬化性を有するシリコン樹脂を採用している。負極電極31を短辺から長手方向に見て、負極衝撃吸収部37は逆U字状である。
図4(b)に示すように、負極衝撃吸収部37は、タブ突出縁32bに加え、タブ突出縁32bに沿う負極活物質層33の端縁を覆う本体部37aと、タブ突出縁32bに沿う負極活物質層33の表面の一部を覆う側板部37bと、を備える。負極電極31の厚み方向に沿う本体部37aの寸法は、負極金属箔32の厚みと、負極金属箔32の両面の負極活物質層33の厚みの和と同じである。
側板部37bは、本体部37aの厚み方向の両側に存在する部位である。よって、側板部37bは、タブ突出縁32b及び負極活物質層33の端縁は覆わず、負極活物質層33の表面を覆う。負極衝撃吸収部37において、タブ突出縁32bを覆う面と平行な面を外面37cとする。この外面37cからの側板部37bの突出寸法L3は、負極電極31の長手方向に一定である。また、側板部37bの突出寸法L3は、正極衝撃吸収部27の側板部27bの突出寸法L1と同じである。ただ、負極衝撃吸収部37の側板部37bの突出寸法L3は、正極衝撃吸収部27の側板部27bの突出寸法L1と異なっていてもよい。一対の側板部37bは、負極活物質層33及び負極金属箔32を挟んで対向する。
負極衝撃吸収部37において、各側板部37bの厚みT3は、負極活物質層33の厚みT4より薄い。各側板部37bは、負極活物質層33の表面から厚み方向に突出している。本実施形態では、正極衝撃吸収部27の側板部27bの厚みT1と、負極衝撃吸収部37の側板部37bの厚みT3との和が、正極活物質層23の厚みT2より薄くなるように、各側板部27b,37bの厚みT1,T3が設定されている。よって、以下の式1が成立している。
厚みT1+厚みT3<厚みT2…式1
図3に示すように、上記構成の正極電極21と負極電極31を備える電極組立体20は、正極衝撃吸収部27の外面27cと負極衝撃吸収部37の外面37cとが面一となる状態で、図示しないテープによって積層状態が保持されている。正極衝撃吸収部27における側板部27bの突出寸法L1と、負極衝撃吸収部37における側板部37bの突出寸法L3は同じである。このため、電極組立体20の積層方向に沿って、正極の側板部27bと負極の側板部37bは同じ高さに並んでいる。また、上記の式1が成立しているため、積層方向に側板部27b,37bが並んでいても、それらの厚みT1,T3は、正極活物質層23の厚みT2内に収まっており、側板部27b,37bによって電極組立体20の積層方向への寸法が大きくなることはない。
図3に示すように、上記構成の正極電極21と負極電極31を備える電極組立体20は、正極衝撃吸収部27の外面27cと負極衝撃吸収部37の外面37cとが面一となる状態で、図示しないテープによって積層状態が保持されている。正極衝撃吸収部27における側板部27bの突出寸法L1と、負極衝撃吸収部37における側板部37bの突出寸法L3は同じである。このため、電極組立体20の積層方向に沿って、正極の側板部27bと負極の側板部37bは同じ高さに並んでいる。また、上記の式1が成立しているため、積層方向に側板部27b,37bが並んでいても、それらの厚みT1,T3は、正極活物質層23の厚みT2内に収まっており、側板部27b,37bによって電極組立体20の積層方向への寸法が大きくなることはない。
次に、正極衝撃吸収部27を備える正極電極21の製造方法について説明する。
図5(a)に示すように、まず、電極材料としての正極電極材料60を製造する。正極電極材料60は、正極金属箔22を形成し得る金属箔材料61に正極の活物質合剤を塗布し、正極活物質層23の前駆体62を形成する。金属箔材料61は長尺帯状であり、前駆体62は、金属箔材料61の両面に形成されるとともに、金属箔材料61の長手方向全体に亘って形成される。
図5(a)に示すように、まず、電極材料としての正極電極材料60を製造する。正極電極材料60は、正極金属箔22を形成し得る金属箔材料61に正極の活物質合剤を塗布し、正極活物質層23の前駆体62を形成する。金属箔材料61は長尺帯状であり、前駆体62は、金属箔材料61の両面に形成されるとともに、金属箔材料61の長手方向全体に亘って形成される。
前駆体62は、金属箔材料61の一方の長縁部から一定幅離れた部分に塗工され、金属箔材料61には、金属箔材料61の露出した露出部63が形成される。正極電極材料60の短手方向に沿う前駆体62の寸法は、正極電極材料60の長手方向に一定であり、正極電極21の高さ方向に沿う正極活物質層23の寸法と同じである。また、正極電極材料60の短手方向に沿う露出部63の寸法は、正極電極材料60の長手方向に一定であり、正極電極21の高さ方向に沿う、正極活物質層23の端縁から正極タブ25の先端までの寸法と同じである。
次に、図5(b)に示すように、正極電極材料60を、正極電極21の輪郭に沿って切断する。このとき、正極タブ25となる部分を残して露出部63が長手方向に切断されることにより、正極電極21のタブ突出縁22bとなる部分が切り出されるとともに、正極未塗工部22a及び正極タブ25が切り出される。また、前駆体62から正極活物質層23が切り出される。また、正極電極材料60の他方の長縁部によって底縁22cが形成される。その結果、正極電極材料60から、正極タブ25、正極未塗工部22a、及び正極活物質層23を備えた正極電極21が製造される。
次に、図5(c)に示すように、タブ突出縁22bの全体、及びタブ突出縁22bに沿う正極未塗工部22aの表面に、硬化前の正極衝撃吸収部27の材料Hを塗布する。材料Hの塗布方法は、スクリーン印刷やインクジェット方式が好ましいが、手作業で行ってもよい。
次に、図5(d)に示すように、塗布された材料HにUVランプ49から紫外線を照射し、材料Hを硬化させる。すると、正極電極21のタブ突出縁22b及び正極未塗工部22aに沿って正極衝撃吸収部27が形成される。その結果、正極衝撃吸収部27を備えた正極電極21が製造される。
次に、負極衝撃吸収部37を備える負極電極31の製造方法について説明する。
図6(a)に示すように、まず、電極材料としての負極電極材料64を製造する。負極電極材料64は、負極金属箔32を形成し得る金属箔材料65に負極の活物質合剤を塗布し、負極活物質層33の前駆体66を形成する。金属箔材料65は長尺帯状であり、前駆体66は、金属箔材料65の両面に形成されるとともに、金属箔材料65の長手方向全体に亘って形成される。前駆体66は、金属箔材料65の一方の長縁部から一定幅離れた部分に塗工され、金属箔材料65には、金属箔材料65の露出した露出部67が形成される。
図6(a)に示すように、まず、電極材料としての負極電極材料64を製造する。負極電極材料64は、負極金属箔32を形成し得る金属箔材料65に負極の活物質合剤を塗布し、負極活物質層33の前駆体66を形成する。金属箔材料65は長尺帯状であり、前駆体66は、金属箔材料65の両面に形成されるとともに、金属箔材料65の長手方向全体に亘って形成される。前駆体66は、金属箔材料65の一方の長縁部から一定幅離れた部分に塗工され、金属箔材料65には、金属箔材料65の露出した露出部67が形成される。
負極電極材料64の短手方向に沿う前駆体66の寸法は、負極電極材料64の長手方に一定であり、負極電極31の高さ方向に沿う負極活物質層33の寸法より若干長い。また、負極電極材料64の短手方向に沿う露出部67の寸法は、負極電極材料64の長手方向に一定であり、負極電極31の高さ方向に沿う、負極タブ35の寸法のうち、負極活物質層33で覆われていない部分の寸法と同じである。
次に、図6(b)に示すように、負極電極材料64を、負極電極31の輪郭に沿って切断する。このとき、負極タブ35となる部分を残して前駆体66が長手方向に切断されることにより、負極電極31のタブ突出縁32bとなる部分が切り出される。また、露出部67が切断されることにより、負極タブ35が切り出される。また、前駆体66から負極活物質層33が切り出される。また、負極電極材料64の他方の長縁部によって底縁32cが形成される。その結果、負極電極材料64から、負極タブ35、及び負極活物質層33を備えた負極電極31が製造される。
次に、図6(c)に示すように、タブ突出縁32bの全体、タブ突出縁32bに沿う負極活物質層33の端縁、及びタブ突出縁32bに沿う負極活物質層33の表面に、硬化前の負極衝撃吸収部37の材料Hを塗布する。材料Hの塗布方法は、スクリーン印刷やインクジェット方式が好ましいが、手作業で行ってもよい。
次に、図6(d)に示すように、塗布された材料HにUVランプ49から紫外線を照射し、材料Hを硬化させる。すると、負極電極31のタブ突出縁32b及び負極活物質層33に沿って負極衝撃吸収部37が形成される。その結果、負極衝撃吸収部37を備えた負極電極31が製造される。
次に、正極電極21と負極電極31とセパレータ26を積層する電極積層装置50について説明する。
図7に示すように、電極積層装置50は、正極電極21、セパレータ26及び負極電極31を搬送する搬送部51を備える。本実施形態において、搬送部51としては、上流から下流に向けて真っ直ぐに正極電極21、セパレータ26及び負極電極31を搬送するベルトコンベアが用いられる。
図7に示すように、電極積層装置50は、正極電極21、セパレータ26及び負極電極31を搬送する搬送部51を備える。本実施形態において、搬送部51としては、上流から下流に向けて真っ直ぐに正極電極21、セパレータ26及び負極電極31を搬送するベルトコンベアが用いられる。
搬送部51の上流には、正極電極21と、セパレータ26と、負極電極31とが移送装置29によって交互に搬送される。移送装置29としては、例えば、正極電極21、セパレータ26及び負極電極31を吸引する吸引機構によって正極電極21、セパレータ26及び負極電極31を保持するとともに、正極電極21と、セパレータ26と、負極電極31とを交互に搬送部51に移送する装置が用いられる。
正極電極21は、正極衝撃吸収部27が底縁22cより搬送方向における下流側となるように搬送される。負極電極31は、負極衝撃吸収部37が底縁32cより搬送方向における下流側となるように搬送される。正極電極21のタブ突出縁22bからの正極タブ25の突出方向、及び負極電極31のタブ突出縁32bからの負極タブ35の突出方向と、正極電極21及び負極電極31の搬送方向とは同じとなる。
搬送部51によって搬送される複数の正極電極21は、各正極タブ25が搬送方向に延びる直線上に位置する状態で搬送される。搬送部51によって搬送される複数の負極電極31は、各負極タブ35が搬送方向に延びる直線上に位置する状態で搬送される。搬送部51によって搬送される正極電極21の正極タブ25と、負極電極31の負極タブ35とは、搬送方向に延びる同じ直線上に位置しないように、搬送方向に直交する方向にずれて位置している。
電極積層装置50は、搬送部51の下流に滑落部52を備える。滑落部52は、搬送方向に沿って下り傾斜した平板状の傾斜部53と、搬送方向に延び、かつ、傾斜部53の対向する一対の端部それぞれから立設する規制部54とを有している。両規制部54の対向する面同士の最短距離は、正極電極21及び負極電極31におけるタブ突出縁22b,32bの長さよりも若干長い。
滑落部52の傾斜部53は、搬送方向に沿う一端が搬送部51に連結されている。搬送部51によって滑落部52に搬送された正極電極21及び負極電極31は、規制部54によって、タブ突出縁22b,32bの延びる方向への移動が規制された状態で滑落部52を滑落する。
電極積層装置50は、滑落部52を滑落した正極電極21、セパレータ26及び負極電極31が積層される積層部55を備えている。積層部55は、底壁部58と、搬送方向に延び、かつ、底壁部58の対向する一対の端部それぞれから立設するガイド部57と、一対のガイド部57の間に存在する板状の位置決め部59とを有する。
位置決め部59は、正極タブ25が挿入される正極タブ位置決め部59aと、負極タブ35が挿入される負極タブ位置決め部59bとを備える。位置決め部59は、一対のガイド部57に架け渡された形状である。
次に、電極組立体20の製造方法を作用とともに記載する。
さて、電極組立体20を製造する際、正極電極21、セパレータ26及び負極電極31は、搬送部51から滑落部52へ落下する。図7又は図8に示すように、滑落部52を滑落し、積層部55へ移動した正極電極21は、正極タブ25が正極タブ位置決め部59aに挿入されるとともに、正極衝撃吸収部27が位置決め部59に当接する。すると、正極タブ25が正極タブ位置決め部59aの内側面に接触することで、正極タブ25の幅方向への正極電極21の移動が規制されるとともに、位置決め部59によって正極電極21の落下が規制され、正極電極21が積層部55に位置決めされる。
さて、電極組立体20を製造する際、正極電極21、セパレータ26及び負極電極31は、搬送部51から滑落部52へ落下する。図7又は図8に示すように、滑落部52を滑落し、積層部55へ移動した正極電極21は、正極タブ25が正極タブ位置決め部59aに挿入されるとともに、正極衝撃吸収部27が位置決め部59に当接する。すると、正極タブ25が正極タブ位置決め部59aの内側面に接触することで、正極タブ25の幅方向への正極電極21の移動が規制されるとともに、位置決め部59によって正極電極21の落下が規制され、正極電極21が積層部55に位置決めされる。
また、滑落部52を滑落した負極電極31は、負極タブ35が負極タブ位置決め部59bに挿入されるとともに、負極衝撃吸収部37が位置決め部59に当接する。すると、負極タブ35が負極タブ位置決め部59bの内側面に接触することで、負極タブ35の幅方向への負極電極31の移動が規制されるとともに、位置決め部59によって負極電極31の落下が規制され、負極電極31が積層部55に位置決めされる。
そして、位置決めされた正極電極21及び負極電極31の間に介在するセパレータ26も積層部55で位置決めされる。その結果、積層部55によって、所定枚数の正極電極21、セパレータ26、負極電極31よりなる積層体が形成される。その後、積層体を加圧した状態で接着テープで一体に固定し、電極組立体20が製造される。
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20の製造のために、正極電極21及び負極電極31を滑落させ、積層部55で正極電極21及び負極電極31を位置決め部59に当接させても、当接の際の衝撃を正極衝撃吸収部27及び負極衝撃吸収部37で緩和することができる。このため、正極電極21においては、位置決めの際の衝撃によって正極金属箔22の一部が脱落することを抑制でき、負極電極31においては、位置決めの際の衝撃によって、活物質粒子や負極金属箔32の一部が脱落することを抑制できる。このため、正極電極21及び負極電極31を自重を使って落下させる方法で電極組立体20を製造でき、サイクルタイムを早めることができる。しかも、電極組立体20に異物が混入することを抑制でき、二次電池10の内部で、異物を原因として正極電極21と負極電極31が短絡することを抑制できる。
(1)電極組立体20の製造のために、正極電極21及び負極電極31を滑落させ、積層部55で正極電極21及び負極電極31を位置決め部59に当接させても、当接の際の衝撃を正極衝撃吸収部27及び負極衝撃吸収部37で緩和することができる。このため、正極電極21においては、位置決めの際の衝撃によって正極金属箔22の一部が脱落することを抑制でき、負極電極31においては、位置決めの際の衝撃によって、活物質粒子や負極金属箔32の一部が脱落することを抑制できる。このため、正極電極21及び負極電極31を自重を使って落下させる方法で電極組立体20を製造でき、サイクルタイムを早めることができる。しかも、電極組立体20に異物が混入することを抑制でき、二次電池10の内部で、異物を原因として正極電極21と負極電極31が短絡することを抑制できる。
(2)正極衝撃吸収部27は正極電極21のタブ突出縁22bの全体に亘って帯状に存在し、負極衝撃吸収部37は負極電極31のタブ突出縁32bの全体に亘って帯状に存在する。このため、タブ突出縁22b,32bのいずれの場所に衝撃が発生しても、その衝撃を緩和することができる。
(3)正極衝撃吸収部27には正極未塗工部22aを覆う側板部27bが存在し、負極衝撃吸収部37には、負極活物質層33を覆う側板部37bが存在する。このため、正極電極21及び負極電極31が滑落部52を滑落する際、側板部27b,37bが傾斜部53に摺接しても正極電極21や負極電極31がめくり上がることを抑制できる。
(4)正極未塗工部22aの両面に正極衝撃吸収部27の側板部27bが存在し、側板部27bの厚みT1は、正極活物質層23の厚みT3より薄い。このため、正極電極21に正極衝撃吸収部27を設けても、正極衝撃吸収部27が厚み方向に正極活物質層23から突出せず、正極衝撃吸収部27によって電極組立体20の積層方向の寸法が増大しない。なお、正極未塗工部22aは、正極活物質層23の位置決めと兼用しており、正極未塗工部22aの設定により正極活物質層23の面積が過度に縮小されることもない。
(5)負極活物質層33の両面に負極衝撃吸収部37の側板部37bが存在する。負極衝撃吸収部37の側板部37bの厚みT2と、正極衝撃吸収部27の側板部27bの厚みT1との和は、正極活物質層23の厚みT3より薄い。そして、側板部27b,37bは、電極組立体20の同じ高さに位置し、積層方向に並んでいる。このため、電極組立体20の積層方向に側板部27b,37bが存在しても、正極活物質層23の厚みT3内に、側板部27b,37bの厚みが収まる。よって、正極衝撃吸収部27及び負極衝撃吸収部37によって電極組立体20の積層方向の寸法が増大しない。
(6)正極衝撃吸収部27及び負極衝撃吸収部37の材料として、紫外線硬化性を有するシリコン樹脂を採用した。このため、タブ突出縁22b,32bに硬化前の材料Hを塗布し、材料HにUVランプ49から紫外線を照射すると材料Hを速やかに硬化させることができる。よって、正極衝撃吸収部27を備える正極電極21及び負極衝撃吸収部37を備える負極電極31を速やかに製造することができる。
(7)切り出されたタブ突出縁22b,32bを衝撃吸収部27,37で覆う。このため、各電極材料60,64の切断時に生じる異物を衝撃吸収部27,37で覆うことができ、切断時に生じた異物の脱落を防止することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図9に示すように、正極電極21を袋状セパレータ36に収容した形態としてもよい。袋状セパレータ36は、矩形シート状の一対のセパレータ材料36aを互いに溶着した構造である。一対のセパレータ材料36aにおいて、正極電極21のタブ突出縁22b、底縁22c及び残りの二辺に沿う縁から突出した端部同士が溶着されている。そして、電極組立体20の製造のために、袋状セパレータ36に収容された正極電極21を滑落させ、積層部55で袋状セパレータ36の溶着部を位置決め部59に当接させる。当接の際の衝撃を、袋状セパレータ36の溶着部で吸収することができる。
○ 図9に示すように、正極電極21を袋状セパレータ36に収容した形態としてもよい。袋状セパレータ36は、矩形シート状の一対のセパレータ材料36aを互いに溶着した構造である。一対のセパレータ材料36aにおいて、正極電極21のタブ突出縁22b、底縁22c及び残りの二辺に沿う縁から突出した端部同士が溶着されている。そして、電極組立体20の製造のために、袋状セパレータ36に収容された正極電極21を滑落させ、積層部55で袋状セパレータ36の溶着部を位置決め部59に当接させる。当接の際の衝撃を、袋状セパレータ36の溶着部で吸収することができる。
○ 図10に示すように、負極電極31は、タブ突出縁32bに沿って負極金属箔32の露出した負極未塗工部32aを備える構成であってもよい。この場合、タブ突出縁32bを本体部37aで覆い、負極未塗工部32aの表面を側板部37bで覆う。負極衝撃吸収部37の各側板部37bの厚みT3は、負極活物質層33の厚みT4より薄い。各側板部37bは、負極活物質層33の厚みT4内に存在し、負極活物質層33から突出していない。
そして、正極衝撃吸収部27の側板部27bの厚みT1と、負極衝撃吸収部37の側板部37bの厚みT3との和が、正極活物質層23の厚みT2と、負極活物質層33の厚みT4との和より薄くなるように、各側板部27b,37bの厚みT1,T3が設定されている。よって、以下の式2が成立している。
厚みT1+厚みT3<厚みT2+厚みT4…式2
このように構成した場合、負極活物質層33の表面に負極衝撃吸収部37の側板部37bが存在し、負極電極31の厚みが側板部37bによって増大しても、その側板部37bの厚み増大分を、正極活物質層23と負極活物質層33の厚みで吸収でき、電極組立体20の厚みが積層方向へ増大することがない。
このように構成した場合、負極活物質層33の表面に負極衝撃吸収部37の側板部37bが存在し、負極電極31の厚みが側板部37bによって増大しても、その側板部37bの厚み増大分を、正極活物質層23と負極活物質層33の厚みで吸収でき、電極組立体20の厚みが積層方向へ増大することがない。
○ 正極衝撃吸収部27の製造に関し、正極電極21のタブ突出縁22bだけを正極電極材料60から切り出し、そのタブ突出縁22bに沿って材料Hを塗布・硬化させて正極衝撃吸収部27を形成した後、正極電極21全体を正極電極材料60から切り出してもよい。
同様に、負極衝撃吸収部37の製造に関し、負極電極31のタブ突出縁32bだけを負極電極材料64から切り出し、そのタブ突出縁32bに沿って材料Hを塗布・硬化させて負極衝撃吸収部37を形成した後、負極電極31全体を負極電極材料64から切り出してもよい。
○ 各衝撃吸収部27,37は、各タブ突出縁22b,32bの全体に亘って存在せず、間隔を空けて存在していてもよい。
○ 正極衝撃吸収部27における側板部27bの突出寸法L1は、正極未塗工部22aの寸法L2と同じであってもよい。
○ 正極衝撃吸収部27における側板部27bの突出寸法L1は、正極未塗工部22aの寸法L2と同じであってもよい。
○ 正極衝撃吸収部27は、本体部27aだけの構成であってもよいし、負極衝撃吸収部37は、本体部37aだけの構成であってもよい。
○ 正極衝撃吸収部27の側板部27bは、正極未塗工部22aの片面だけに存在してもよいし、負極衝撃吸収部37の側板部37bは、負極活物質層33の片面だけに存在してもよい。
○ 正極衝撃吸収部27の側板部27bは、正極未塗工部22aの片面だけに存在してもよいし、負極衝撃吸収部37の側板部37bは、負極活物質層33の片面だけに存在してもよい。
○ 蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。
○ 正極電極21及び負極電極31は、金属箔22,32の片面に活物質層23,33が存在する構造でもよい。
○ 正極電極21及び負極電極31は、金属箔22,32の片面に活物質層23,33が存在する構造でもよい。
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池でもよいし、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(1)前記衝撃吸収部は、紫外線硬化性を有するシリコン樹脂である蓄電装置の製造方法。
(1)前記衝撃吸収部は、紫外線硬化性を有するシリコン樹脂である蓄電装置の製造方法。
H…材料、10…蓄電装置としての二次電池、20…電極組立体、21…電極としての正極電極、22…金属箔としての正極金属箔、22b,32b…タブ突出縁、23…活物質層としての正極活物質層、25…タブとしての正極タブ、27…衝撃吸収部としての正極衝撃吸収部、31…電極としての負極電極、32…金属箔としての負極金属箔、33…活物質層としての負極活物質層、35…タブとしての負極タブ、37…衝撃吸収部としての負極衝撃吸収部、55…積層部、59…位置決め部、59a…正極タブ位置決め部、59b…負極タブ位置決め部、60…電極材料としての正極電極材料、61,65…金属箔材料、62,66…前駆体、64…電極材料としての負極電極材料。
Claims (4)
- 矩形シート状の金属箔の少なくとも片面に存在する活物質層と、
前記金属箔の一辺に沿うタブ突出縁から突出する形状のタブと、
前記タブ突出縁を覆う軟質樹脂製の衝撃吸収部と、を有する電極を複数備え、
異なる極性の電極同士を互いに絶縁した状態に積層した電極組立体を備える蓄電装置の製造方法であって、
前記金属箔の材料である金属箔材料の少なくとも片面に前記活物質層の前駆体を備えた電極材料において、少なくとも前記タブ突出縁となる位置を切断し、
硬化する前の前記衝撃吸収部の材料を前記タブ突出縁となる部位を覆う状態に塗布し、
前記材料を硬化させて前記衝撃吸収部を形成した後、
前記電極材料から切り出された前記電極を前記衝撃吸収部から積層部に落下させ、前記衝撃吸収部を前記積層部の位置決め部に当接させて落下を規制し、かつ前記タブを前記位置決め部のタブ位置決め部に当接させて前記タブの幅方向への前記電極の移動を規制しながら、異なる極性の電極を互いに絶縁しながら積層することを特徴とする蓄電装置の製造方法。 - 正極の前記電極は前記金属箔の露出した未塗工部を前記タブ突出縁に沿って備え、前記タブ突出縁に沿う前記未塗工部の表面を覆う状態に前記衝撃吸収部を備える請求項1に記載の蓄電装置の製造方法。
- 負極の前記電極は、前記タブ突出縁に沿って前記金属箔の少なくとも片面を覆う状態に前記活物質層を備え、前記タブ突出縁に沿う前記活物質層の表面を覆う状態に前記衝撃吸収部を備える請求項2に記載の蓄電装置の製造方法。
- 前記蓄電装置は二次電池である請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。
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