JP6737235B2 - 電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(α)電極群を製造する。
(β)電極群の耐電圧検査を実施する。
(γ)耐電圧検査において良品と判定された電極群を含む電池を製造する。
電極群は、正極とセパレータと負極と保護テープとを含む。セパレータは、正極と負極との間に介在している。正極は、正極集電体と正極合材層と正極タブとを含む。正極合材層は、正極集電体の表面に配置されている。正極タブは、正極集電体に電気的に接続されている。保護テープは、正極タブの表面を覆っている。
耐電圧検査では、保護テープと負極との間に異物が介在するとき、保護テープに漏れ電流が流れる条件で、正極と負極との間に、セパレータの絶縁破壊電圧未満の電圧が印加されることにより、正極と負極との間に漏れ電流が流れた場合には不良品と判定され、漏れ電流が流れなかった場合には良品と判定される。
図1は、本開示の実施形態に係る電池の構成の一例を示す概略図である。電池200は、筐体50を備える。筐体50は、円筒形である。ただし本実施形態の筐体は、円筒形に限定されるべきではない。本実施形態の筐体は、たとえば、角形(扁平直方体)であってもよい。筐体50は、たとえば、金属材料製である。筐体50は、たとえば、鉄(Fe)製、ステンレス(SUS)製、Al製、Al合金製等であり得る。筐体50は、所定の密閉性を有する限り、たとえば、金属材料と樹脂材料との複合材料により構成されていてもよい。たとえば、筐体は、アルミラミネートフィルム製等であってもよい。筐体50は、電流遮断機構(CID)、ガス排出弁、注液孔等を備えていてもよい。
(第1例)
本実施形態の保護テープは、適度に低い体積抵抗率を有してもよい。すなわち保護テープ400は、正極合材層12の体積抵抗率の1倍以上100倍以下の体積抵抗率を有してもよい。保護テープ400の体積抵抗率が正極合材層12の体積抵抗率の100倍を超えると、保護テープ400と負極20との間の異物5の検出が困難になる可能性がある。保護テープ400の体積抵抗率が正極合材層12の体積抵抗率の1倍未満になると、保護テープ400に電流が集中しやすくなる。そのため正極タブ13のエッジ部分等における内部短絡の抑制が困難になる可能性がある。
本実施形態の保護テープは、その表面に、体積抵抗率が局所的に低い部分を有していてもよい。図4は、保護テープの他の例を示す断面概念図である。保護テープ420は、絶縁層421と金属蒸着層422とを含む。絶縁層421は、前述の電気絶縁材料により構成され得る。絶縁層421は、たとえば、1μm以上1mm以下の厚さを有してもよい。絶縁層421は、たとえば、1×1016〜1×1018Ω・cm程度の体積抵抗率を有してもよい。絶縁層421により、正極タブ13による内部短絡が抑制され得る。金属蒸着層422は、絶縁層421の表面に形成されている。金属蒸着層422は、絶縁層421とセパレータ30との間に介在している。金属蒸着層422は、たとえば、正極合材層12の体積抵抗率の1倍未満の体積抵抗率を有してもよい。
セパレータ30は、帯状のシートである。セパレータ30は、電気絶縁性の多孔質膜である。セパレータ30は、たとえば、2.5〜4kVの絶縁破壊電圧を有し得る。セパレータ30の絶縁破壊電圧は、「JIS C 2110−1:固体電気絶縁材料−絶縁破壊の強さの試験方法−第1部:商用周波数交流電圧印加による試験」に準拠した方法により測定され得る。
正極10は、帯状のシートである。正極10は、正極集電体11と正極合材層12と正極タブ13とを含む。正極集電体11は、たとえば、Al箔であってもよい。正極集電体11は、たとえば、10〜30μmの厚さを有してもよい。正極合材層12は、正極集電体11の表面に配置されている。正極合材層12は、正極集電体11の表裏両面に配置されていてもよい。正極合材層12は、たとえば、10〜200μmの厚さを有してもよい。
負極20は、帯状のシートである。負極20は、負極集電体21と負極合材層22とを含む。負極20も負極タブ(図示されず)を含み得る。負極タブは、たとえば、銅(Cu)板片、ニッケル(Ni)板片等であり得る。負極集電体21は、たとえば、Cu箔であってもよい。負極集電体21は、たとえば、10〜30μmの厚さを有してもよい。負極合材層22は、負極集電体21の表面に配置されている。負極合材層22は、負極集電体21の表裏両面に配置されていてもよい。負極合材層22は、たとえば、10〜200μmの厚さを有してもよい。
電解液は、電極群100に含浸されている。電解液は、液体電解質である。電解液は、溶媒と支持電解質とを含む。溶媒は特に限定されるべきではない。溶媒は、たとえば、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合溶媒であってもよい。環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合比は、たとえば、体積比で「環状カーボネート:鎖状カーボネート=1:9〜5:5」程度でよい。
図5は、本開示の実施形態に係る電池の製造方法の概略を示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、「(α)電極群の製造」、「(β)耐電圧検査」および「(γ)電池の製造」を含む。以下、本実施形態の製造方法が順を追って説明される。
本実施形態の製造方法は、電極群100を製造することを含む。電極群100は、たとえば、セパレータ30を挟んで正極10と負極20とが積層され、さらに、これらが渦巻状に巻回されることにより製造され得る。
本実施形態の製造方法は、電極群100の耐電圧検査を実施することを含む。本実施形態の耐電圧検査では、保護テープ400と負極20との間に異物5が介在するとき、保護テープ400に漏れ電流が流れる条件で、正極10と負極20との間に、セパレータ30の絶縁破壊電圧未満の電圧が印加されることにより、正極10と負極20との間に漏れ電流が流れた場合には不良品と判定され、漏れ電流が流れなかった場合には良品と判定される。
本実施形態の製造方法は、耐電圧検査において良品と判定された電極群を含む電池を製造することを含む。たとえば、電極群100が、筐体50に収納される。正極タブ13が筐体50の所定位置に接合される。負極タブが筐体50の所定位置に接合される。筐体50に電解液が注入される。筐体50が密閉される。
Claims (8)
- 電極群
を少なくとも含み、
前記電極群は、正極とセパレータと負極と保護テープとを含み、
前記セパレータは、前記正極と前記負極との間に介在しており、
前記正極は、正極集電体と正極合材層と正極タブとを含み、
前記正極合材層は、前記正極集電体の表面に配置されており、
前記正極タブは、前記正極集電体に電気的に接続されており、
前記保護テープは、前記正極タブの表面を覆っており、
前記保護テープは、前記正極合材層の体積抵抗率の1倍以上100倍以下の体積抵抗率を有する、
電池。 - 前記保護テープは、電気絶縁材料と炭素粒子とを含む、
請求項1に記載の電池。 - 電極群
を少なくとも含み、
前記電極群は、正極とセパレータと負極と保護テープとを含み、
前記セパレータは、前記正極と前記負極との間に介在しており、
前記正極は、正極集電体と正極合材層と正極タブとを含み、
前記正極合材層は、前記正極集電体の表面に配置されており、
前記正極タブは、前記正極集電体に電気的に接続されており、
前記保護テープは、前記正極タブの表面を覆っており、
前記保護テープは、絶縁層と金属蒸着層とを含み、
前記絶縁層は、電気絶縁材料を含み、
前記金属蒸着層は、前記絶縁層と前記セパレータとの間に介在しており、
前記金属蒸着層は、前記正極合材層の一部と接触している、
電池。 - 前記電気絶縁材料は、ポリイミドである、
請求項2または請求項3に記載の電池。 - 電極群を製造すること、
前記電極群の耐電圧検査を実施すること、
および
前記耐電圧検査において良品と判定された前記電極群を含む電池を製造すること、
を含み、
前記電極群は、正極とセパレータと負極と保護テープとを含み、
前記セパレータは、前記正極と前記負極との間に介在しており、
前記正極は、正極集電体と正極合材層と正極タブとを含み、
前記正極合材層は、前記正極集電体の表面に配置されており、
前記正極タブは、前記正極集電体に電気的に接続されており、
前記保護テープは、前記正極タブの表面を覆っており、
前記耐電圧検査では、前記保護テープと前記負極との間に異物が介在するとき、前記保護テープに漏れ電流が流れる条件で、前記正極と前記負極との間に、前記セパレータの絶縁破壊電圧未満の電圧が印加されることにより、前記正極と前記負極との間に前記漏れ電流が流れた場合には不良品と判定され、前記漏れ電流が流れなかった場合には良品と判定される、
電池の製造方法。 - 前記保護テープは、前記正極合材層の体積抵抗率の1倍以上100倍以下の体積抵抗率を有する、
請求項5に記載の電池の製造方法。 - 前記保護テープは、絶縁層と金属蒸着層とを含み、
前記絶縁層は、電気絶縁材料を含み、
前記金属蒸着層は、前記絶縁層と前記セパレータとの間に介在しており、
前記金属蒸着層は、前記正極合材層の一部と接触している、
請求項5に記載の電池の製造方法。 - 前記耐電圧検査において、前記セパレータがその厚さ方向に弾性的に圧縮変形するように、前記電極群が押圧される、
請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載の電池の製造方法。
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