1.本公开涉及一种电池的制造方法及电池。
背景技术：2.近年来，伴随电动汽车(ev)、混合动力车(hv)、插电式混合动力车(phv)等的普及，车载用的二次电池的出货正在增加。尤其是，锂离子二次电池的出货正在增加。此外，不限于车载用，例如也作为笔记本型个人电脑等移动终端用的电源，二次电池的普及正在进行。针对这种二次电池，例如在专利文献1中，公开了：将具有粘接层的分隔件与电极层叠并进行热压接，制造层叠电极体，在将层叠电极体收容于盒后，向盒注入电解液，从而制造二次电池。
3.[现有技术文献]
[0004]
[专利文献]
[0005]
专利文献1：国际公开第2014/081035号
技术实现要素：[0006]
[发明要解决的课题]
[0007]
在二次电池中，在电解液与电极板接触的状态下，会引起电极反应。因此，在制造二次电池时，需要使电解液浸渍于层叠电极体。另一方面，为了提高二次电池的能量密度，在盒内，层叠电极体所占的体积具有变大的倾向。因此，电解液向层叠电极体的浸渍所需的时间越来越长。当浸渍时间变长时，二次电池的生产交货时间可能会变长。此外，为了防止二次电池生产的吞吐量的降低，可能会强迫增强生产设备。
[0008]
本公开鉴于这样的状况而完成，其目的之一在于提供一种缩短电解液向层叠电极体的浸渍时间的技术。
[0009]
[用于解决技术课题的技术方案]
[0010]
本公开的一个方案为一种电池的制造方法。该制造方法包含：将层叠电极体收容于盒，该层叠电极体层叠了具有粘接层的分隔件与电极板，电极板介由粘接层被粘接于分隔件；向盒中注入电解液；与注入同时地或在其前后地，使电极板与分隔件的粘接强度降低。
[0011]
本公开的另一方案为一种电池。该电池包括：层叠电极体，其层叠有具有粘接层的分隔件及电极板；电解液，其被浸渍于层叠电极体；以及盒，其收容层叠电极体及电解液。电极板被配置为与粘接层相对，在粘接层和相对面的至少一部分，具有与粘接层的非粘接区域。
[0012]
以上构成要素的任意组合、以及将本公开的表达方式在方法、装置、系统等之间转换后的结果，作为本公开的方案也是有效的。
[0013]
发明效果
[0014]
根据本公开，能够缩短电解液向层叠电极体的浸渍时间。
附图说明
[0015]
图1的(a)是示意性地表示被用于实施方式1的电池的制造方法的层叠电极体的一部分的剖视图。图1的(b)是示意性地表示分隔件的一部分的剖视图。
[0016]
图2的(a)～图2的(b)是用于对实施方式1的电池的制造方法进行说明的示意图。
[0017]
图3的(a)～图3的(b)是用于对实施方式1的电池的制造方法进行说明的示意图。
[0018]
图4的(a)～图4的(b)是用于对实施方式1的电池的制造方法进行说明的示意图。
[0019]
图5的(a)～图5的(b)是用于对实施方式1的电池的制造方法进行说明的示意图。
[0020]
图6是变形例的电池的制造方法中所使用的热压接辊的示意图。
具体实施方式
[0021]
以下，参照附图，基于优选的实施方式来说明本公开。实施方式并不对本公开进行限定，仅为例示，实施方式所记述的一切特征及其组合并不都限于本公开的实质性内容。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、以及处理，标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，各图所示的各部分的比例尺或形状是为了易于说明而便宜设定的，除非特别提及，否则并不被限定性地解释。此外，在本说明书或权利要求中使用“第1”、“第2”等用语的情况下，除非特别提及，否则该用语并不表示任何顺序或重要度，仅用于区别某一构成与其他构成。此外，在各附图中，在对实施方式进行说明上并不重要的构件的一部分会省略显示。
[0022]
(实施方式1)
[0023]
图1的(a)是示意性地表示被用于实施方式1的电池的制造方法的层叠电极体的一部分的剖视图。图1的(b)是示意性地表示分隔件的一部分的剖视图。另外，图1的(a)图示了处于实施后述的粘接强度的降低处理前的状态的层叠电极体1。层叠电极体1具有层叠有分隔件2和电极板4的结构。
[0024]
分隔件2具有基材6和粘接层8。基材6例如为由微多孔膜构成的薄片，该微多孔膜由聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃构成。基材6既可以为单层结构，也可以为多层结构。此外，基材6优选具有绝缘性。
[0025]
粘接层8被设置于基材6的至少一个主表面。在本实施方式中，在基材6的两面，设置有粘接层8。粘接层8通过如下方法得到：以公知的涂布装置将粘接剂涂布于基材6的表面。本实施方式的粘接层8具有粘接力因加热而降低的粘接特性。作为构成这种粘接层8的粘接剂，在高于设定温度的温度下，粘接力会降低，优选例示实质上会失去粘接力的热塑性的热敏性粘接剂。粘接层8在室温(例如20～25℃)下，会发挥为了维持电极板4被连结于分隔件2的状态所需的粘接力。所谓“粘接力降低”，意味着加热后的某一温度下的粘接强度优选低于室温下的粘接强度的30％，更优选的是，低于20％，进一步优选的是，低于10％。粘接强度例如以日本工业标准jisc2107(1999)所规定的方法来测定，为180度剥离强度(n/25mm)。
[0026]
只要热敏性粘合剂的组分在加热到高于设定温度的温度时，粘接力会降低，就不被特别地限定。典型地，能够使用丙烯酸系粘合剂，该丙烯酸系粘合剂为包含丙烯酸树脂作为主成分的树脂组合物。在热敏性粘合剂中包含丙烯酸树脂作为成分的情况下，粘接层8的粘接力的降低是由于丙烯酸树脂因加热而熔融，失去粘接力。因此，能够通过将热敏性粘接
剂加热到其玻璃化转变点以上的温度，从而使热敏性粘合剂的粘接力急剧地降低。
[0027]
粘接层8的粘接力所降低的温度例如被设定在40～120℃，更优选的是，50～100℃的温度范围内。通过将粘接力所降低的温度设为40℃以上，在将层叠电极体1收容于盒32前，粘接层8的粘接力会降低，从而能够抑制电极板4与分隔件2分离的情况。此外，通过将粘接力所降低的温度设为120℃以下，从而能够抑制以下情况：在使后述的电极板4与分隔件2的粘接强度降低的处理中，层叠电极体1被加热到构成基材6的微多孔膜的关闭温度以上。所谓关闭(shut down)，是指在电池内的温度过度上升时，细孔被封锁，电极间的锂离子的流动停止。
[0028]
电极板4包含正极板10和负极板12。正极板10具有在正极集电体的单面或两面层叠有正极活性物质层的结构。正极集电体例如由铝箔等金属箔、扩张材料、板条材料等构成。正极活性物质层能够通过以下方式形成：以公知的涂布装置将正极复合材料涂布于正极集电体的表面，并进行干燥及轧制。正极复合材料通过以下方式得到：将正极活性物质、粘结材料、导电材料等材料混炼于分散介质，并使其均匀地分散。
[0029]
在层叠电极体1被用于锂离子二次电池的情况下，正极活性物质只要为能够可逆地吸收及放出锂离子的材料，就不被特别地限定。典型地，能够将含锂过渡金属化合物作为正极活性物质来使用。作为含锂过渡金属化合物，可举出一种复合氧化物，该复合氧化物包含从由钴、锰、镍、铬、铁及钒构成的组中选择的至少1个元素、以及锂。
[0030]
只要粘结材料能够混炼及分散于分散介质，就不被特别地限定。例如，作为粘结材料，能够使用聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等氟树脂、丙烯酸橡胶、丙烯酸树脂、乙烯树脂等。作为导电材料，能够使用乙炔黑、石墨、碳纤维等碳材料。作为分散介质，可使用能够溶解粘结材料的溶剂。也可以是，在正极复合材料中，根据需要包含分散剂、表面活性剂、稳定剂、增稠剂等。
[0031]
负极板12具有在负极集电体的单面或两面层叠有负极活性物质层的结构。负极集电体例如通过由铜、铜合金等构成的金属箔、扩张材料、板条材料等构成。负极活性物质层能够通过以下方式形成：以公知的涂布装置将负极复合材料涂布于负极集电体的表面，并进行干燥及轧制。负极复合材料通过以下方式得到：将负极活性物质、粘结材料、导电材料等材料混炼于分散介质，并使其均匀地分散。另外，负极板12也能够不通过上述湿式法，而是通过蒸镀法或溅镀法等干式法来制作。
[0032]
在层叠电极体1被用于锂离子二次电池的情况下，负极活性物质只要为能够可逆地吸收及放出锂离子的材料，就不被特别地限定。典型地，能够将含有具有石墨型晶体结构的石墨的碳材料作为负极活性物质来使用。作为碳材料，可举出天然石墨、球状或纤维状的人造石墨、难石墨化性碳、易石墨化性碳等。此外，作为负极活性物质，也能够使用钛酸锂、硅、锡等。粘结材料及导电材料与被用于正极活性物质的相同。也可以是，在负极复合材料中，根据需要，包含分散剂、表面活性剂、稳定剂、增稠剂等。
[0033]
在实施粘接强度的降低处理前的状态下，各电极板4介由粘接层8而被粘接于分隔件2。由此，可得到分隔件2与电极板4彼此连结的层叠电极体1。本实施方式的层叠电极体1具有层叠有多个单位层叠体14的结构。层叠电极体1中的单位层叠体14的层叠数例如为30～40个。单位层叠体14具有将正极板10、分隔件2、负极板12、分隔件2按此顺序依次层叠的结构。
[0034]
本实施方式的层叠电极体1为层叠有多个分隔件2的单板与电极板4的单板的层叠型，但并不被特别地限定于该结构。层叠电极体1可以在至少一部分具有被彼此粘接的分隔件2与电极板4的层叠结构，既可以为卷绕有带状的分隔件2和带状的电极板4的卷绕型，也可以为在曲折的带状的分隔件2的各谷槽配置有单板的电极板4的曲折型等。
[0035]
接着，针对本实施方式的电池的制造方法进行说明。图2的(a)～图2的(b)、图3的(a)～图3的(b)、图4的(a)～图4的(b)及图5的(a)～图5的(b)是用于对实施方式1的电池的制造方法进行说明的示意图。
[0036]
《层叠电极体1的制作》
[0037]
如图2的(a)及图2的(b)所示，使正极板10、分隔件2、负极板12及分隔件2通过一对热压接辊16之间。由此，正极板10、分隔件2、负极板12及分隔件2被热压接，得到单位层叠体14。接着，如图3的(a)所示，以一对热压接辊16对多个单位层叠体14进行热压接。由此，得到层叠电极体1。
[0038]
《电池36的组装》
[0039]
如图3的(b)所示，准备出封口板18。封口板18由铝、铁、不锈钢等金属构成。封口板18具有正极端子20、负极端子22、注液孔24、以及安全阀26。注液孔24被用于将电解液注入到盒内时。安全阀26在盒的内压上升到预定值以上时开阀，并放出盒内部的气体。
[0040]
将层叠电极体1的正极集电体介由电力取出用的正极集电接头28而与正极端子20电连接。此外，将层叠电极体1的负极集电体，介由电力取出用的负极集电接头30而与负极端子22电连接。正极集电体与正极集电接头28既可以为一体成形体，也可以为分体并通过焊接等接合。同样，负极集电体与负极集电接头30既可以为一体成形体，也可以为分体并通过焊接等接合。正极集电接头28与正极端子20、负极集电接头30与负极端子22分别通过焊接等接合。
[0041]
接着，如图4的(a)所示，将被焊接于封口板18的层叠电极体1收容于盒32。盒32由与封口板18相同的材料构成。盒32为扁平的矩形状，但不限于此，也可以为圆筒状等。盒32具有开口，并介由该开口将层叠电极体1插入到盒32的内部。因为多个分隔件2与多个电极板4介由粘接层8而被相互连结，所以能够将层叠电极体1简单地插入到盒32。在将层叠电极体1插入到盒32后，以封口板18封闭盒32的开口，并通过焊接等将盒32与封口板18接合。封口板18构成盒32的一部分。
[0042]
接着，介由注液孔24，向盒32内注入电解液34。电解液34例如包含非水溶剂、以及溶解于非水溶剂的电解质。作为非水溶剂，能够使用碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二氯乙烷等公知的溶剂。作为电解质，能够使用吸电子性较强的锂盐，具体而言lipf6、libf4等公知的电解质。在将电解液34注入到盒32后，将注液栓(未图示)通过焊接等与注液孔24接合。由此，电池36被组装。
[0043]
《粘接强度的降低处理》
[0044]
如图4的(b)所示，对粘接层8进行加热，从而使电极板4与分隔件2的粘接强度降低。例如，通过以公知的加热器38对电池36进行加热，从而使构成粘接层8的粘接剂的温度提高到其玻璃化转变点以上，以降低粘接层8的粘接力。由此，能够使电极板4与分隔件2的粘接强度降低。通过该粘接强度的降低，如图5的(a)所示，电极板4与分隔件2剥离，从而在两者之间产生间隙g。因此，在与正极板10及负极板12中的粘接层8相对的面，形成有与粘接
层8的非粘接区域44。结果，如图5的(b)所示，电解液34进入到间隙g，存在于间隙g的空气被赶出到外部，电解液34与空气被顺畅地置换。由此，能够将电解液34迅速地浸润于电极板4。此外，电解液34的粘度会因加热而降低。由此，也能够促进电解液34向层叠电极体1的浸渍。
[0045]
通过以上工序，可得到在层叠电极体1浸渍有电解液34的电池36。该电池36包括：层叠电极体1，其层叠有具有粘接层8的分隔件2及电极板4；电解液34，其被浸渍于层叠电极体1；以及盒32，其收容层叠电极体1及电解液34。在层叠电极体1中，电极板4被配置为与粘接层8相对，在与粘接层8相对的面的至少一部分，具有与粘接层8的非粘接区域44。非粘接区域44为该区域中的分隔件2与电极板4的粘接强度低于实施粘接强度的降低处理前的粘接强度的30％的区域，更优选的是，低于20％的区域，进一步优选的是，低于10％的区域。
[0046]
另外，在图4的(b)～图5的(b)中，阶段性地图示了电极板4与分隔件2的粘接强度的降低、电极板4与分隔件2之间的间隙g的产生、以及电解液34向间隙g的进入，但这些现象可能同时并行地发生。即，当电极板4与分隔件2的粘接强度因加热而开始降低时，电极板4及分隔件2的剥离与电解液34向间隙g的进入并行进展，可进行电解液34向层叠电极体1的浸渍。
[0047]
如以上说明的那样，本实施方式的电池36的制造方法包含：将具有粘接层8的分隔件2与电极板4层叠，介由粘接层8将电极板4被与分隔件2粘接的层叠电极体1收容于盒32，将电解液34注入到盒32中，在注入电解液34后，使电极板4与分隔件2的粘接强度降低。通过使电极板4与分隔件2的粘接强度降低，能够使电解液34易于进入到电极板4与分隔件2的间。由此，能够缩短电解液34向层叠电极体1的浸渍时间。
[0048]
此外，本实施方式的粘接层8具有粘接力会因加热而降低的粘接特性。并且，本实施方式的电池36的制造方法会加热粘接层8，从而使电极板4与分隔件2的粘接强度降低。由此，能够简单地缩短电解液34向层叠电极体1的浸渍时间。
[0049]
通过缩短浸渍时间，能够缩短电池36的生产交货时间。此外，也能够避免用于维持电池36的吞吐量的生产设备的增强，因此也能够避免生产空间的扩大。此外，能够既抑制生产交货时间延长的情况，又谋求电池36的高容量化。
[0050]
此外，在电池36中，由于在充电时活性物质会膨胀，因而电解液34可能会从层叠电极体1排出。由于在放电时，活性物质会收缩，因而电解液34会回到层叠电极体1。假如在电解液34不会完全回到层叠电极体1的情况下，可能会在电极板4的一部分产生未浸润于电解液34的区域，即无助于放电的区域。与此不同，当使电极板4与分隔件2的粘接强度降低时，在充电时从层叠电极体1排出的电解液34会在放电时顺畅地回到层叠电极体1。因此，根据本实施方式，能够谋求电池36的充放电特性的改善乃至循环寿命的改善。
[0051]
(实施方式2)
[0052]
除了粘接强度的降低处理以外，本实施方式还具有与实施方式1共通的构成。以下，针对本实施方式，以与实施方式1不同的构成为中心进行说明，针对共通的构成，会简单说明或省略说明。
[0053]
在实施方式1中，在将电解液34注入到盒32后，对粘接层8进行了加热，但在本实施方式中，在加热粘接层8后注入电解液34。即，在电解液34向盒32的注入前加热粘接层8。在该情况下，能够利用将电解液34注入到盒32时的电解液34的流动压来将电极板4与分隔件2剥离。由此，能够进一步缩短电解液34向层叠电极体1的浸渍时间。
[0054]
(实施方式3)
[0055]
除了粘接强度的降低处理以外，本实施方式具有与实施方式1共通的构成。以下，针对本实施方式，以与实施方式1不同的构成为中心进行说明，针对共通的构成，会简单说明或省略说明。
[0056]
在本实施方式中，将加热后的电解液34注入到盒32，以电解液34的热量对粘接层8进行加热。即，在本实施方式中，在电解液34向盒32注入的同时对粘接层8进行加热。由此，与另行设置加热粘接层8的工序的情况相比，能够使电池36的制造工序变得简单。另外，电解液34的加热温度例如为40℃左右。
[0057]
(实施方式4)
[0058]
除了粘接强度的降低处理以外，本实施方式具有与实施方式1共通的构成。以下，针对本实施方式，以与实施方式1不同的构成为中心进行说明，针对共通的构成，会简单说明或省略说明。
[0059]
本实施方式的粘接层8具有相对于预定的溶剂的可溶性。并且，在本实施方式中，以溶剂来溶解粘接层8，从而使电极板4与分隔件2的粘接强度降低。例如，溶剂被混合到电解液34中。在该情况下，能够与电解液34向盒32的注入同时地溶解粘接层8。根据本实施方式，也能够起到与实施方式1同样的效果。
[0060]
(实施方式5)
[0061]
除了粘接强度的降低处理以外，本实施方式具有与实施方式1共通的构成。以下，针对本实施方式，以与实施方式1不同的构成为中心进行说明，针对共通的构成，会简单说明或省略说明。
[0062]
在本实施方式中，向被收容于盒32的层叠电极体1吹送气体，以风压使电极板4与分隔件2的粘接强度降低。在该情况下，例如在将层叠电极体1收容于盒32后，在注入电解液34前，介由盒32的开口向层叠电极体1吹送气体。作为向层叠电极体1吹送的气体，可例示空气。优选的是，气体为干燥空气。对于气体的吹送，能够使用公知的鼓风机。气体的吹送例如被实施到盒32的内压上升到500kpa为止。根据本实施方式，也能够起到与实施方式1同样的效果。
[0063]
以上，针对本公开的实施方式详细进行了说明。前述实施方式并不仅仅表示在实施本公开时的具体例。实施方式的内容并不对本公开的技术范围进行限定，能够在不脱离权利要求书所规定的本公开的思想范围内，进行构成要素的变更、追加、删除等多种设计变更。加以设计变更的新实施方式兼具被组合的实施方式及变形各自的效果。在前述实施方式中，关于能够进行这种设计变更的内容，添加了“本实施方式的”、“在本实施方式中”等记载以进行强调，但即使在没有该种记载的内容中，也容许进行设计变更。以上的构成要素的任意组合作为本公开的方案也是有效的。附图的截面上所附的阴影并不对附有阴影的对象的材质进行限定。
[0064]
对于实施方式1～4，能够举出以下变形例。图6是被用于变形例的电池36的制造方法的热压接辊16的示意图。本变形例包含使电极板4的一部分粘接于分隔件2的情况。例如，如图6所示，热压接辊16在表面具有多个凸部40。通过以这样的热压接辊16对电极板4和分隔件2进行加压，从而能够仅将电极板4的一部分按压于分隔件2，并仅使按压的部分粘接于分隔件2。通过使电极板4部分地粘接于分隔件2，能够在电极板4与分隔件2之间更为可靠地
形成间隙g，并能够进一步缩短电解液34的浸渍时间。另外，也能够通过在分隔件2的与电极板4重叠的区域中的一部分设置粘接层8，并将电极板4的整体按压于分隔件2，从而使电极板4部分地粘接于分隔件2。
[0065]
基于粘接层8的加热的粘接强度的降低处理、通过以溶剂溶解粘接层8来进行的粘接强度的降低处理、以及基于气体的吹送的粘接强度的降低处理能够适当地组合。
[0066]
[工业可利用性]
[0067]
本公开涉及一种电池的制造方法及电池。
[0068]
[附图标记说明]
[0069]
1层叠电极体、2分隔件、4电极板、8粘接层、32盒、34电解液、36电池。
技术特征：1.一种电池的制造方法，包含：将层叠电极体收容于盒，所述层叠电极体层叠了具有粘接层的分隔件与电极板，所述电极板介由上述粘接层被粘接于上述分隔件，向上述盒注入电解液，与上述注入同时地或在其前后地，使上述电极板与上述分隔件的粘接强度降低。2.如权利要求1所述的制造方法，其中，上述粘接层具有粘接力会因加热而降低的粘接特性；加热上述粘接层，从而使上述粘接强度降低。3.如权利要求2所述的制造方法，其将加热后的上述电解液注入到上述盒中，对上述粘接层进行加热。4.如权利要求1～3的任意一项所述的制造方法，其中，上述粘接层具有针对预定溶剂的可溶性；以上述溶剂来溶解上述粘接层，从而使上述粘接强度降低。5.如权利要求1～4的任意一项所述的制造方法，其向被收容于上述盒的上述层叠电极体吹送气体，以风压使上述粘接强度降低。6.如权利要求1～5的任意一项所述的制造方法，其包含使上述电极板的一部分粘接于上述分隔件的情况。7.一种电池，包括：层叠电极体，其层叠有具有粘接层的分隔件及电极板，电解液，其被浸渍于上述层叠电极体，以及盒，其收容上述层叠电极体及上述电解液；上述电极板被配置为与上述粘接层相对，并在与上述粘接层相对的面的至少一部分具有与上述粘接层的非粘接区域。
技术总结电池(36)的制造方法包含：将层叠电极体(1)收容于盒(32)，该层叠电极体层叠了具有粘接层的分隔件(2)与电极板(4)，所述电极板(4)介由粘接层被粘接于分隔件(2)；向盒(32)注入电解液(34)；与电解液(34)的注入同时地或在其前后地，使电极板(4)与分隔件(2)的粘接强度降低。低。低。
技术研发人员：近藤繁 西川和孝 山下浩司 山本纪明
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：2021.03.10
技术公布日：2022/11/1
