本發(fā)明涉及非水電解質(zhì)二次電池等中使用的電極板的制造方法以及二次電池的制造方法。
背景技術(shù):
在電動(dòng)汽車(EV)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV,PHEV)等的驅(qū)動(dòng)用電源中,使用非水電解質(zhì)二次電池等二次電池。
這些二次電池具備在由金屬箔構(gòu)成的芯體的表面形成了包含活性物質(zhì)的活性物質(zhì)層的正極板以及負(fù)極板。對(duì)于電動(dòng)汽車(EV)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV,PHEV)等中所使用的二次電池,要求進(jìn)一步增加體積能量密度。作為使二次電池的體積能量密度增加的方法,考慮進(jìn)一步提高活性物質(zhì)層的填充密度的方法。由此,能夠增加電池殼體內(nèi)包含的活性物質(zhì)的量,提高體積能量密度。作為進(jìn)一步提高活性物質(zhì)層的填充密度的方法,例如,在芯體上設(shè)置了活性物質(zhì)層后,在通過(guò)滾壓等來(lái)對(duì)活性物質(zhì)層進(jìn)行壓縮處理時(shí),通過(guò)以更強(qiáng)的力進(jìn)行壓縮,從而能夠使活性物質(zhì)層的填充密度更高。
但是,在以更強(qiáng)的力對(duì)形成在芯體上的活性物質(zhì)層進(jìn)行了壓縮處理的情況下,由于不僅是活性物質(zhì)層,在芯體中形成了活性物質(zhì)層的部分也被很強(qiáng)地壓縮,所以芯體被軋制。這里,若在電極板的寬度方向的端部存在不沿長(zhǎng)邊方向形成活性物質(zhì)層的芯體露出部,則由于芯體露出部與形成了活性物質(zhì)層的部分相比厚度小,所以不會(huì)在芯體露出部施加壓縮處理的加重。由此,在進(jìn)行了軋制處理的情況下,在芯體中形成了活性物質(zhì)層的部分雖然被軋制,但是芯體露出部不會(huì)被軋制。由此,在形成了活性物質(zhì)層的部分和芯體露出部中,在長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度上產(chǎn)生差。并且,由于產(chǎn)生了芯體的長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度的差,所以芯體中會(huì)產(chǎn)生褶,或電極板發(fā)生彎曲,存在這樣的課題。
為了解決這樣的課題,在下述專利文獻(xiàn)1中,提出有在預(yù)先使電極板的芯體露出部延伸后,對(duì)電極板進(jìn)行滾壓的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1:JP專利第5390721號(hào)公報(bào)
本申請(qǐng)發(fā)明者們?cè)卺槍?duì)電極板的制造方法進(jìn)行開發(fā)的過(guò)程中,新發(fā)現(xiàn)存在以下課題。壓縮處理前的活性物質(zhì)層與壓縮處理后的活性物質(zhì)層相比容易崩裂,或者活性物質(zhì)層容易從芯體剝離。如上述專利文獻(xiàn)1所記載的那樣,在滾壓前的狀態(tài)下,在利用按壓滾筒使芯體露出部延伸了的情況下,由于芯體露出部的延伸,在芯體中發(fā)生形變,未被壓縮處理的活性物質(zhì)層部分地崩裂,或者未被壓縮處理的活性物質(zhì)層部分地從芯體剝離,存在這樣的危險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本申請(qǐng)發(fā)明以解決上述課題為目的,其目的在于,提供一種具有高填充密度且可靠性高的電極板以及具有高體積能量密度且可靠性高的二次電池。
本發(fā)明的一形式的電極板的制造方法是具備芯體和包含活性物質(zhì)且形成在所述芯體上的活性物質(zhì)層的電極板的制造方法,其具有:
活性物質(zhì)層形成工序,在所述芯體上形成所述活性物質(zhì)層;
保護(hù)層形成工序,在所述芯體上且在所述活性物質(zhì)層的端部形成含有第2粘合劑的保護(hù)層;
延伸工序,在所述活性物質(zhì)層形成工序以及所述保護(hù)層形成工序之后,使所述芯體中未形成所述活性物質(zhì)層的區(qū)域延伸;以及
壓縮工序,在所述延伸工序之后,對(duì)所述活性物質(zhì)層進(jìn)行壓縮。
根據(jù)上述構(gòu)成,通過(guò)在對(duì)活性物質(zhì)層進(jìn)行壓縮處理的壓縮工序之前,預(yù)先進(jìn)行使芯體露出部延伸的延伸處理,從而能夠防止因壓縮處理而使芯體中產(chǎn)生褶,或使電極板彎曲。
進(jìn)一步地,由于在延伸工序之前,在芯體上在活性物質(zhì)層的端部設(shè)置有保護(hù)層,所以能夠有效防止因延伸處理而使活性物質(zhì)層崩裂,或者使活性物質(zhì)層從芯體剝離。
優(yōu)選,所述活性物質(zhì)層包含粘合劑,所述保護(hù)層包含粘合劑,所述保護(hù)層所包含的粘合劑相對(duì)于所述保護(hù)層的質(zhì)量比例(保護(hù)層所包含的粘合劑的質(zhì)量/保護(hù)層的質(zhì)量)比所述活性物質(zhì)層所包含的粘合劑相對(duì)于所述活性物質(zhì)層的質(zhì)量比例(活性物質(zhì)層所包含的粘合劑的質(zhì)量/活性物質(zhì)層的質(zhì)量)大。由此,能夠更有效地防止因延伸處理而使活性物質(zhì)層崩裂,或者使活性物質(zhì)層從芯體剝離。
另外,保護(hù)層中包含的粘合劑相對(duì)于保護(hù)層的質(zhì)量比例優(yōu)選設(shè)為5質(zhì)量%以上,更優(yōu)選設(shè)為8質(zhì)量%以上,進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為10質(zhì)量%以上。另外,保護(hù)層中包含的粘合劑相對(duì)于保護(hù)層的質(zhì)量比例優(yōu)選為95質(zhì)量%以下。其中,保護(hù)層可以僅由粘合劑構(gòu)成?;钚晕镔|(zhì)層中包含的粘合劑相對(duì)于活性物質(zhì)層的質(zhì)量比例優(yōu)選不足5質(zhì)量%,更優(yōu)選為3質(zhì)量%以下。
保護(hù)層優(yōu)選不含有活性物質(zhì)。即使是使保護(hù)層含有活性物質(zhì)的情況,保護(hù)層中的活性物質(zhì)的質(zhì)量比例相對(duì)于保護(hù)層也優(yōu)選設(shè)為10質(zhì)量%以下,更優(yōu)選設(shè)為5質(zhì)量%以下,進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為1質(zhì)量%以下。此外,保護(hù)層中也可以含有少量的碳材料等導(dǎo)電劑。其中,保護(hù)層中的導(dǎo)電劑的質(zhì)量比例相對(duì)于保護(hù)層優(yōu)選設(shè)為10質(zhì)量%以下,更優(yōu)選設(shè)為5質(zhì)量%以下。
活性物質(zhì)層中包含的粘合劑和保護(hù)層中包含的粘合劑可以相同,也可以不同。例如,能夠?qū)⒒钚晕镔|(zhì)層中包含的粘合劑和保護(hù)層中包含的粘合劑分別設(shè)為聚偏二氟乙烯。
所述保護(hù)層的一部分優(yōu)選形成在所述活性物質(zhì)層上。
所述活性物質(zhì)層形成工序和所述保護(hù)層形成工序優(yōu)選同時(shí)進(jìn)行。
所述保護(hù)層優(yōu)選含有氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦以及二氧化硅中的至少一種。
本發(fā)明的一形式的二次電池的制造方法具有:
將以上述任一種方法制造出的電極板用作正極板,來(lái)制作包含所述正極板、負(fù)極板以及隔離板的電極體的工序;以及在電池殼體內(nèi)配置所述電極體以及非水電解質(zhì)的工序。
根據(jù)本發(fā)明,能夠提供一種具有高填充密度且可靠性高的電極板。
附圖說(shuō)明
圖1是實(shí)施方式所涉及的壓縮處理前的正極板的俯視圖。
圖2是沿圖1中II-II線的剖面圖。
圖3是表示延伸處理部以及壓縮處理部的圖。
圖4是表示延伸輥以及導(dǎo)引輥的圖。
圖5是表示延伸輥與正極板1的接觸狀態(tài)的圖。
圖6是表示變形例1所涉及的延伸輥與正極板1的接觸狀態(tài)的圖。
圖7是表示變形例2所涉及的延伸輥與正極板1的接觸狀態(tài)的圖。
圖8是變形例3所涉及的壓縮處理前的正極板的俯視圖。
圖9是沿圖8中IX-IX線的剖面圖。
圖10是表示變形例3所涉及的延伸處理部以及壓縮處理部的圖。
圖11是表示變形例3所涉及的延伸輥以及導(dǎo)引輥的圖。
圖12是方形二次電池的剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明
1···正極板
1a···正極芯體
1b···正極活性物質(zhì)層
1c1···第1保護(hù)層 1c2···第2保護(hù)層
1d1···第1正極芯體露出部 1d2···第2正極芯體露出部
1x···端面
20···延伸處理部
21···第1延伸輥
21a···主體部 21b···擴(kuò)徑部
22···第2延伸輥
22a···主體部 22b···擴(kuò)徑部
23···導(dǎo)引輥
30···壓縮處理部
31···壓縮輥
100···正極板
100a···正極芯體
100b1···第1正極活性物質(zhì)層100b2···第2正極活性物質(zhì)層
100c1···第1保護(hù)層 100c2···第2保護(hù)層
100c3···第3保護(hù)層 100c4···第4保護(hù)層
100d1···第1正極芯體露出部
100d2···第2正極芯體露出部
100d3···第3正極芯體露出部
200···延伸處理部
210···第1延伸輥
210a···主體部 210b···擴(kuò)徑部
220···第2延伸輥
220a···主體部 220b···擴(kuò)徑部
230···第3延伸輥
230a···主體部 230b···擴(kuò)徑部
50····方形二次電池
2···纏繞電極體
3···外裝體
4···封口板
5···負(fù)極芯體露出部
6···正極集電體
7···正極端子
8···負(fù)極集電體
9···負(fù)極端子
10,11,12,13···絕緣構(gòu)件
14···絕緣片
15···注液孔
16···密封栓
17···氣體排出閥
具體實(shí)施方式
以非水電解質(zhì)二次電池的正極板為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式。另外,本發(fā)明并不限定于以下的方式。
[正極活性物質(zhì)層漿料]
對(duì)作為正極活性物質(zhì)的鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物、作為粘合劑的聚偏二氟乙烯(PVdF)、作為導(dǎo)電劑的碳材料、以及作為溶劑的N-甲基吡咯烷酮(NMP)進(jìn)行混煉,以使鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物:PVdF:碳材料的質(zhì)量比成為97.5∶1∶1.5,來(lái)制作正極活性物質(zhì)層漿料。另外,正極活性物質(zhì)層所包含的正極活性物質(zhì)相對(duì)于正極活性物質(zhì)層的質(zhì)量比例優(yōu)選設(shè)為95質(zhì)量%以上,且優(yōu)選設(shè)為99質(zhì)量%以下。此外,正極活性物質(zhì)層所包含的粘合劑相對(duì)于正極活性物質(zhì)層的質(zhì)量比例優(yōu)選不足5質(zhì)量%,更優(yōu)選為3質(zhì)量%以下。此外,正極活性物質(zhì)層所包含的粘合劑相對(duì)于正極活性物質(zhì)層的質(zhì)量比例優(yōu)選設(shè)為0.5質(zhì)量%以上。
[保護(hù)層漿料]
對(duì)氧化鋁粉末、作為導(dǎo)電劑的石墨、作為粘合劑的聚偏二氟乙烯(PVdF)和作為溶劑的N-甲基吡咯烷酮(NMP)進(jìn)行混煉,以使氧化鋁粉末∶石墨∶PVdF的質(zhì)量比成為83∶3∶14,來(lái)制作保護(hù)層漿料。另外,保護(hù)層中包含的粘合劑相對(duì)于保護(hù)層的質(zhì)量比例優(yōu)選設(shè)為5質(zhì)量%以上,更優(yōu)選設(shè)為8質(zhì)量%以上,進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為10質(zhì)量%以上。保護(hù)層雖然可以僅由粘合劑構(gòu)成,但是優(yōu)選包含氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦以及二氧化硅等的無(wú)機(jī)氧化物。保護(hù)層優(yōu)選不包含正極活性物質(zhì)。即使在保護(hù)層包含正極活性物質(zhì)的情況下,保護(hù)層所包含的正極活性物質(zhì)相對(duì)于保護(hù)層的質(zhì)量比例優(yōu)選設(shè)為10質(zhì)量%以下,更優(yōu)選設(shè)為5質(zhì)量%以下,進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為1質(zhì)量%以下。
[活性物質(zhì)層形成工序·保護(hù)層形成工序]
在作為正極芯體的厚度15μm的帶狀的鋁箔的兩面,利用模壓涂布機(jī)來(lái)涂敷正極活性物質(zhì)層漿料以及保護(hù)層漿料。此時(shí),在正極芯體的寬度方向的中央涂敷正極活性物質(zhì)層漿料,在涂敷正極活性物質(zhì)層漿料的區(qū)域的寬度方向的兩端涂敷保護(hù)層漿料。另外,能夠在一個(gè)模壓涂布機(jī)的模頭內(nèi)部的吐出口附近使正極活性物質(zhì)層漿料以及保護(hù)層漿料合流,同時(shí)在正極芯體上涂敷正極活性物質(zhì)層漿料和保護(hù)層漿料。但是,并不需要在正極芯體上同時(shí)涂敷正極活性物質(zhì)層漿料和保護(hù)層漿料。
使涂敷了正極活性物質(zhì)層漿料以及保護(hù)層漿料的正極芯體干燥,去除漿料中的NMP。由此,形成正極活性物質(zhì)層以及保護(hù)層。
圖1是用上述方法制作的壓縮處理前的正極板1的俯視圖。圖2是沿圖1中II-II線的剖面圖。如圖1所示,在正極板1的寬度方向的中央部,沿正極板1的長(zhǎng)邊方向形成正極活性物質(zhì)層1b。在正極芯體1a中,在形成了正極活性物質(zhì)層1b的區(qū)域的寬度方向的兩端部形成保護(hù)層(第1保護(hù)層1c1、第2保護(hù)層1c2)。并且,在正極板1的寬度方向的兩端部,沿正極板1的長(zhǎng)邊方向形成正極芯體露出部(第1正極芯體露出部1d1、第2正極芯體露出部1d2)。
圖3是表示用于使正極板1的正極芯體露出部延伸的延伸處理部20以及對(duì)正極板1進(jìn)行壓縮處理的壓縮處理部30的圖。關(guān)于帶狀的正極板1,在延伸處理部20中使正極芯體露出部延伸后,在壓縮處理部30中壓縮正極活性物質(zhì)層1b。正極活性物質(zhì)層1b通過(guò)被壓縮處理從而填充密度上升。
如圖3所示,延伸處理部20具有第1延伸輥21、第2延伸輥22、以及3個(gè)導(dǎo)引輥23。圖4(a)是第1延伸輥21的俯視圖,圖4(b)是第2延伸輥22的俯視圖,圖4(c)是導(dǎo)引輥23的俯視圖。
第1延伸輥21具有:主體部21a;以及設(shè)置于主體部21a的寬度方向的一端側(cè)的直徑比主體部21a大的擴(kuò)徑部21b。第2延伸輥22具有:主體部22a;以及設(shè)置于主體部22a的寬度方向的另一端側(cè)的直徑比主體部22a大的擴(kuò)徑部22b。另外,在寬度方向(在圖3中為前后方向,在圖4中為左右方向)上,第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b配置于一個(gè)端部側(cè)(在圖3中為近前側(cè)),第2延伸輥22的擴(kuò)徑部22b配置于另一個(gè)端部側(cè)(在圖3中為進(jìn)深側(cè))。
當(dāng)正極板1通過(guò)延伸處理部20時(shí),在正極板1借助各輥而成為施加了張力的狀態(tài)。并且,由于第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b使正極板1的第1正極芯體露出部1d1向外側(cè)擴(kuò)張所以第1正極芯體露出部1d1被延伸。此外,第2延伸輥22的擴(kuò)徑部22b由于向正極板1的第2正極芯體露出部1d2外側(cè)擴(kuò)張所以第2正極芯體露出部1d2被延伸。這樣,在進(jìn)行壓縮處理前,正極芯體露出部成為被延長(zhǎng)了的狀態(tài)。
圖5是表示第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b使正極板1的第1正極芯體露出部1d1向外側(cè)擴(kuò)張的狀態(tài)的圖。第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b使正極板1的第1正極芯體露出部1d1向外側(cè)擴(kuò)張。由此,第1正極芯體露出部1d1被延伸。另外,針對(duì)正極板1的第2正極芯體露出部1d2也是同樣,利用第2延伸輥22的擴(kuò)徑部22b而向外側(cè)擴(kuò)張。
在圖5中,雖然省略,但是在正極板1的寬度方向的中央側(cè),第1延伸輥21的主體部21a被設(shè)為與正極板1的正極活性物質(zhì)層1b相接。針對(duì)第2延伸輥22也是同樣。
正極芯體露出部被延伸的正極板1在壓縮處理部30中,由一對(duì)壓縮輥31壓縮,正極活性物質(zhì)層1b的填充密度上升。此時(shí),在正極芯體1a中,形成了正極活性物質(zhì)層1b的區(qū)域被軋制,在正極板1的長(zhǎng)邊方向上被延伸。正極板1的正極芯體露出部由于預(yù)先通過(guò)延伸處理而成為延長(zhǎng)了的狀態(tài),所以在正極芯體1a中即使形成了正極活性物質(zhì)層1b的區(qū)域通過(guò)軋制處理而被軋制,也能夠防止在正極芯體1a產(chǎn)生褶等,或正極板1發(fā)生彎曲。
壓縮處理后的正極板1沿圖2中C-C線被裁剪,并被卷繞成線圈狀。然后,在電極體制作時(shí)被裁剪為規(guī)定的長(zhǎng)度。
在正極板1中,在正極芯體1a中在正極活性物質(zhì)層1b的寬度方向的端部形成保護(hù)層1c。由此,即使在對(duì)正極板1進(jìn)行壓縮處理前針對(duì)正極芯體露出部進(jìn)行了延伸處理,也能夠防止正極活性物質(zhì)層1b的崩裂或正極活性物質(zhì)層1b從正極芯體1a剝離等。
如上述那樣,優(yōu)選利用分別不同的延伸輥個(gè)別地使多個(gè)正極芯體露出部延伸。這樣,通過(guò)個(gè)別地使各正極芯體露出部延伸,從而能夠準(zhǔn)確地使各正極芯體露出部延伸,并且能夠使各正極芯體露出部更均勻地延伸。此外,如果需要,則能夠?qū)⒏髡龢O芯體露出部的延伸程度調(diào)整為所打算的程度。另外,也能夠利用一個(gè)延伸輥同時(shí)使多個(gè)正極芯體露出部延伸。
如圖5所示,優(yōu)選使第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b距主體部21a的高度H比軋制處理前的正極板1的形成正極活性物質(zhì)層1b的部分的厚度T充分大。特別是,優(yōu)選H(mm)/T(mm)的值為3以上,更優(yōu)選H(mm)/T(mm)的值為5以上,進(jìn)一步優(yōu)選H(mm)/T(mm)的值為7以上。由此,能夠使第1正極芯體露出部1d1更準(zhǔn)確且更均勻地延伸。在該情況下,也優(yōu)選使第1延伸輥21的主體部21a與正極板1的正極活性物質(zhì)層1b相接。另外,針對(duì)第2延伸輥22的擴(kuò)徑部22b,也優(yōu)選設(shè)為與第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b相同的構(gòu)成。
在延伸處理部20中,優(yōu)選在正極板1設(shè)為施加100N~600N的張力的狀態(tài),更優(yōu)選在正極板1設(shè)為施加200N~500N的張力的狀態(tài)。延伸處理部20的正極板1的前進(jìn)速度優(yōu)選為10m/min~110m/min,更優(yōu)選為30m/min~100m/min。第1延伸輥21、第2延伸輥22以及導(dǎo)引輥23優(yōu)選分別是金屬制或樹脂制。例如,輥的中心軸部由圓柱狀的SUS等金屬制構(gòu)件構(gòu)成,能夠使筒狀的樹脂制構(gòu)件覆蓋其外表面。此時(shí),在第1延伸輥21中,輥的中心軸部是圓柱狀的金屬制構(gòu)件,使其外表面部由樹脂制構(gòu)件構(gòu)成。并且,主體部21a的外表面以及擴(kuò)徑部21b成為樹脂制。
在正極芯體1a上涂敷正極活性物質(zhì)層漿料以及保護(hù)層漿料時(shí),優(yōu)選使保護(hù)層漿料的粘度小于正極活性物質(zhì)層漿料的粘度。在未設(shè)置保護(hù)層的情況下,有時(shí)存在當(dāng)涂敷了正極活性物質(zhì)層漿料時(shí)寬度方向的端部形成波浪而不是直線的情況。此時(shí),由于在正極芯體露出部的寬度上產(chǎn)生偏差,所以若對(duì)正極芯體露出部進(jìn)行延伸處理,則有可能在延伸的程度上產(chǎn)生偏差。相對(duì)于此,通過(guò)在正極芯體涂敷粘度比正極活性物質(zhì)層漿料的粘度小的保護(hù)層漿料,從而保護(hù)層的端部更會(huì)以直線來(lái)形成,能夠抑制在正極芯體露出部的寬度上產(chǎn)生偏差。
正極活性物質(zhì)層漿料的粘度優(yōu)選設(shè)為1.50Pa·s以上,更優(yōu)選設(shè)為1.50~3.50Pa·s,進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為1.80~3.00Pa·s。保護(hù)層漿料的粘度優(yōu)選設(shè)為0.50~1.8Pa·s,更優(yōu)選設(shè)為0.60~1.50Pa·s。另外,粘度能夠通過(guò)使?jié){料中的粘合劑的材質(zhì)或量、或者溶媒的量進(jìn)行變化而來(lái)調(diào)整。此外,正極活性物質(zhì)層漿料的粘度以及保護(hù)層漿料的粘度能夠使用螺旋形粘度計(jì)(MALCOM社制PC-1T L)在旋轉(zhuǎn)數(shù)40rpm、溫度25℃的條件下測(cè)定。
<變形例1>
在正極芯體露出部的延伸處理工序中,延伸輥的擴(kuò)徑部只要與正極芯體露出部以及保護(hù)層的至少一方相接,使芯體露出部延伸即可。例如,如圖6所示,可以使第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b與第1保護(hù)層1c1相接。使擴(kuò)徑部21b與正極板1的第1保護(hù)層1c1對(duì)接,優(yōu)選使第1正極芯體露出部1d1延伸,并且也使形成了第1保護(hù)層1c1的部分的正極芯體1a延伸。由此,在對(duì)正極活性物質(zhì)層1b進(jìn)行壓縮處理時(shí),即使是未對(duì)形成了第1保護(hù)層1c1的部分進(jìn)行壓縮處理的情況,也能夠更準(zhǔn)確地防止在正極芯體露出部產(chǎn)生褶,或正極板1發(fā)生彎曲?;蛘?,在對(duì)正極活性物質(zhì)層1b進(jìn)行了壓縮處理時(shí),即使在正極芯體1a中形成了第1保護(hù)層1c1的部分的軋制的程度比正極芯體1a中形成了正極活性物質(zhì)層1b的部分的軋制的程度小的情況下,也能夠更準(zhǔn)確地防止在正極芯體露出部產(chǎn)生褶,或正極板1發(fā)生彎曲。
另外,變形例1所示的方式在保護(hù)層所包含的粘合劑相對(duì)于保護(hù)層的質(zhì)量比例大于活性物質(zhì)層所包含的粘合劑相對(duì)于活性物質(zhì)層的質(zhì)量比例的情況下尤其有效。此外,變形例1所示的方式在第1保護(hù)層1c1的厚度小于正極活性物質(zhì)層1b的厚度的情況下更加有效。在第1保護(hù)層1c1等保護(hù)層包含比正極活性物質(zhì)層1b等活性物質(zhì)層更多的粘合劑的情況下,保護(hù)層與活性物質(zhì)層相比,柔軟性高。因此,即使利用擴(kuò)徑部21b來(lái)按壓保護(hù)層,保護(hù)層發(fā)生破損的危險(xiǎn)也低。
第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b優(yōu)選不與正極活性物質(zhì)層1b相接。由此,正極活性物質(zhì)層1b的端部與第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b相接觸,能夠更準(zhǔn)確地防止正極活性物質(zhì)層1b的端部崩裂。如圖6所示,優(yōu)選在第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b與正極活性物質(zhì)層1b之間形成間隙。特別地,優(yōu)選使第1延伸輥21的擴(kuò)徑部21b與正極活性物質(zhì)層1b的最短距離大于壓縮處理前的正極芯體1a的厚度。
根據(jù)變形例1的方法,針對(duì)第1正極芯體露出部1d1以及第2正極芯體露出部1d2,在正極板1的長(zhǎng)邊方向上延伸了0.3%后,對(duì)正極板1進(jìn)行壓縮處理,以使正極活性物質(zhì)層1b的填充密度成為2.9g/cm3。此時(shí),確認(rèn)到在正極板1不產(chǎn)生成為問(wèn)題的褶、彎曲等。
<變形例2>
圖7是變形例2所涉及的正極板的與圖5對(duì)應(yīng)的圖。如圖7所示,正極活性物質(zhì)層1b在寬度方向上的端部的端面1x相對(duì)正極芯體1a傾斜(傾斜角不足90°),能夠使第1保護(hù)層1c1的一部分位于正極活性物質(zhì)層1b的端面1x上。由此,即使在對(duì)正極板進(jìn)行壓縮處理前針對(duì)正極芯體露出部進(jìn)行了延伸處理,也能夠更有效地防止正極活性物質(zhì)層1b的崩裂或從正極芯體1a剝離等。
<變形例3>
圖8是變形例3所涉及的壓縮處理前的正極板100的俯視圖。圖9是沿圖8的IX-IX線的剖面圖。在正極板100中,在正極芯體100a上沿長(zhǎng)邊方向設(shè)置2列正極活性物質(zhì)層(第1正極活性物質(zhì)層100b1、第2正極活性物質(zhì)層100b2)。在第1正極活性物質(zhì)層100b1的寬度方向的端部,分別形成沿正極板100的長(zhǎng)邊方向延長(zhǎng)的第1保護(hù)層100c1、第2保護(hù)層100c2。在第2正極活性物質(zhì)層100b2的寬度方向的端部,分別形成沿正極板100的長(zhǎng)邊方向延長(zhǎng)的第3保護(hù)層100c3、第4保護(hù)層100c4。正極板100具有在寬度方向上分別離間配置且分別在正極板100的長(zhǎng)邊方向上延長(zhǎng)的第1正極芯體露出部100d1、第2正極芯體露出部100d2、第3正極芯體露出部100d3。
圖10是表示變形例3所涉及的延伸處理部200以及壓縮處理部30的圖。圖11是表示變形例3所涉及的延伸處理部200的第1延伸輥210、第2延伸輥220、第3延伸輥230的圖。
第1延伸輥210具有:主體部210a;以及設(shè)置于主體部210a的寬度方向的一端側(cè)的直徑比主體部210a大的擴(kuò)徑部210b。第2延伸輥220具有:主體部220a;以及設(shè)置于主體部220a的寬度方向的另一端側(cè)的直徑比主體部220a大的擴(kuò)徑部220b。第3延伸輥230具有:主體部230a;以及設(shè)置于主體部230a的寬度方向上的中央部的直徑比主體部230a大的擴(kuò)徑部230b。
在圖10中,第1延伸輥210的擴(kuò)徑部210b是近前側(cè),第2延伸輥220的擴(kuò)徑部210b是進(jìn)深側(cè),第3延伸輥230的擴(kuò)徑部230b配置在中央側(cè)。由此,壓縮處理前的正極板100按照第1正極芯體露出部100d1、第3正極芯體露出部100d3、第2正極芯體露出部100d2的順序被延伸。之后,正極板100在壓縮處理部30中被壓縮處理,正極活性物質(zhì)層100b被壓縮從而填充密度上升。之后,沿圖9中C-C線裁剪,卷繞成線圈狀。并且,在電極體制作時(shí)被裁剪成規(guī)定的長(zhǎng)度。
[方形二次電池]
使用圖12所示的方形二次電池50來(lái)說(shuō)明使用了以上述方法制作的正極板的二次電池的構(gòu)成。
[負(fù)極板的制作]
制作包含作為負(fù)極活性物質(zhì)的石墨、作為粘合劑的丁苯橡膠(SBR)、作為增稠劑的羧甲基纖維素(CMC)、以及水在內(nèi)的負(fù)極活性物質(zhì)層漿料。將該負(fù)極活性物質(zhì)層漿料涂敷在作為負(fù)極芯體的厚度8μm的帶狀的銅箔的兩面。然后,通過(guò)使其干燥,去除負(fù)極活性物質(zhì)層漿料中的水,在負(fù)芯體上形成負(fù)極活性物質(zhì)層。之后,進(jìn)行壓縮處理以使負(fù)極活性物質(zhì)層成為規(guī)定厚度。將這樣得到的負(fù)極板裁剪成在寬度方向的端部沿長(zhǎng)邊方向具有負(fù)極芯體露出部5的帶狀。
[電極體的制作]
將以上述方法制作的帶狀的正極板1和負(fù)極板隔著聚烯烴制的隔離板進(jìn)行纏繞,并加壓成形為扁平狀。所得到的扁平狀的纏繞電極體2具有在纏繞軸方向的一個(gè)端部纏繞的正極芯體露出部1d,并具有在另一個(gè)端部纏繞的負(fù)極芯體露出部5。
如圖12所示,纏繞電極體2與電解質(zhì)一同配置在具有開口的方形筒狀的金屬制的外裝體3的內(nèi)部,外裝體3的開口由金屬制的封口板4密封。在纏繞電極體2與外裝體3之間配置樹脂制的絕緣片14。
與纏繞電極體2的正極芯體露出部1d連接的金屬制的正極集電體6與安裝于封口板4的正極端子7電連接。正極集電體6與封口板4之間、正極端子7與封口板4之間分別通過(guò)樹脂制的絕緣構(gòu)件10、11來(lái)絕緣。與纏繞電極體2的負(fù)極芯體露出部5連接的金屬制的負(fù)極集電體8與安裝于封口板4的負(fù)極端子9電連接。負(fù)極集電體8與封口板4之間、負(fù)極端子9與封口板4之間分別通過(guò)樹脂制的絕緣構(gòu)件12、13來(lái)絕緣。
在封口板4設(shè)置注液孔15,從注液孔15注入包含鋰鹽等電解質(zhì)鹽以及碳酸鹽等非水溶媒的電解液。注液后,注液孔15由密封栓16密封。在封口板4設(shè)置當(dāng)電池內(nèi)部的壓力成為規(guī)定值以上時(shí)破裂而將電池內(nèi)部的氣體向外部排出的氣體排出閥17。另外,能夠在正極板1與正極端子7之間的導(dǎo)電路徑或負(fù)極板與負(fù)極端子9之間的導(dǎo)電路徑上設(shè)置電流遮斷機(jī)構(gòu)。電流遮斷機(jī)構(gòu)優(yōu)選當(dāng)電池內(nèi)部的壓力成為規(guī)定值以上時(shí)工作,將導(dǎo)電路徑切斷。另外,電流遮斷機(jī)構(gòu)的工作壓設(shè)定得比氣體排出閥的工作壓低。
<其他>
本申請(qǐng)中記載的發(fā)明對(duì)正極板以及負(fù)極板的任一個(gè)都能應(yīng)用。其中,本申請(qǐng)中記載的發(fā)明在應(yīng)用于正極板時(shí)特別有效。此外,在對(duì)具有壓縮處理后的填充密度為2.7g/cm3以上特別是為2.85g/cm3以上的正極活性物質(zhì)層的正極板應(yīng)用時(shí)特別有效。
通過(guò)本申請(qǐng)記載的發(fā)明制作的電極板雖然也能夠用于纏繞電極體或者層疊型電極體的任一種,但是在用于纏繞電極體的情況下特別有效。
作為正極活性物質(zhì),優(yōu)選鋰遷移金屬?gòu)?fù)合氧化物。特別優(yōu)選含有鎳、鈷以及錳當(dāng)中的至少一種的鋰遷移金屬?gòu)?fù)合氧化物。
作為負(fù)極活性物質(zhì),能夠使用能進(jìn)行鋰離子的包藏/釋放的碳材料。作為能進(jìn)行鋰離子的包藏/釋放的碳材料,列舉石墨、難石墨性碳、易石墨性碳、纖維狀碳、焦炭以及碳黑等。作為非碳系材料,列舉硅、錫、以及以它們?yōu)橹鞯暮辖?、氧化物等?/p>
作為電極板的活性物質(zhì)層以及保護(hù)層所包含的粘合劑,能夠使用:聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳族聚酰胺樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺(ポリアミイミド)、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯(ポリアクリル酸ヘキシル)、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、六氟聚丙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素、丙烯酸橡膠、丙烯酸酯系粘合劑(丙烯酸的酯或鹽)等。另外,可以單獨(dú)使用它們,也可以組合2種以上使用。活性物質(zhì)層所包含的粘合劑和保護(hù)層所包含的粘合劑可以相同,也可以不同。此外,粘合劑優(yōu)選是樹脂制。