特開 2024-162701 単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024162701

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0585 20100101AFI20241114BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20241114BHJP

   H01M 50/54 20210101ALI20241114BHJP

   H01M 50/463 20210101ALI20241114BHJP

   H01M 50/449 20210101ALI20241114BHJP

   H01M 50/403 20210101ALI20241114BHJP

   H01M 50/618 20210101ALI20241114BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0585

H01M10/052

H01M50/54

H01M50/463 B

H01M50/449

H01M50/403 D

H01M50/618

H01M50/105

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078511

(22)【出願日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】523174745

【氏名又は名称】株式会社アンパワー

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】朝日 正雄

【テーマコード（参考）】

5H011

5H021

5H023

5H029

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA03

5H011AA09

5H011FF06

5H021BB12

5H021CC04

5H021CC19

5H021HH06

5H021HH10

5H023AA03

5H023AS05

5H023BB05

5H023BB07

5H023BB10

5H029AJ03

5H029AJ14

5H029AK01

5H029AL07

5H029BJ04

5H029BJ12

5H029CJ13

5H029CJ14

5H029CJ28

5H029DJ04

5H029DJ05

5H029HJ00

5H029HJ15

5H043AA19

5H043BA19

5H043CA08

5H043CA13

5H043EA06

5H043EA32

5H043EA33

5H043LA21E

5H043LA23E

5H043LA33E

(57)【要約】

【課題】容量が大きい、単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】固体重合物リチウムイオン電池１００は、交互に積層された正極板２０及び負極板３０と、隣接して積層された正極板２０と負極板３０とを仕切るためのセパレータ４０とを含み、正極板２０及び負極板３０のうちの少なくとも一方は複数であり、正極板２０は総正極タブ５０に並列接続され、負極板３０は総負極タブに並列接続されている。正極板２０にはサブ正極タブ２１が設けられ、少なくとも一部のサブ正極タブ２１は金属ストリップ７０を介して総正極タブ５０に直列接続され、負極板３０にはサブ負極タブが設けられ、少なくとも一部のサブ負極タブは金属ストリップ７０を介して総負極タブに直列接続される。これにより、固体重合物リチウムイオン電池１００の容量を向上させた。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交互に積層された正極板及び負極板と、
隣接して積層された前記正極板と前記負極板とを仕切るためのセパレータとを含み、
前記正極板及び前記負極板のうちの少なくとも一方は複数であり、前記正極板は総正極タブに並列接続され、前記負極板は総負極タブに並列接続され、
前記セパレータは、隣接して積層された前記正極板と前記負極板との間に設けられる複数の仕切部、及び隣接して設けられた前記仕切部を接続するための接続部を含み、２つの前記仕切部及び１つの前記接続部により囲まれることで前記正極板又は前記負極板を収容するための１つの仕切室が形成され、前記正極板を収容するためのすべての前記仕切室の向きはいずれも同じであり且つ第１側に位置し、前記負極板を収容するためのすべての前記仕切室の向きはいずれも同じであり且つ第２側に位置し、前記総正極タブは前記第１側に設けられ、前記総負極タブは前記第２側に設けられ、
前記正極板にはサブ正極タブが設けられ、少なくとも一部の前記サブ正極タブは金属ストリップを介して前記総正極タブに直列接続され、前記負極板にはサブ負極タブが設けられ、少なくとも一部の前記サブ負極タブは金属ストリップを介して前記総負極タブに直列接続される、
単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池。

【請求項2】

前記セパレータは、ベースフィルムと前記ベースフィルムに塗布される絶縁層とからなる、請求項１に記載の固体重合物リチウムイオン電池。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の固体重合物リチウムイオン電池の製造方法であって、
前記正極板と前記負極板とを交互に積層し、隣接して積層された前記正極板と前記負極板とを仕切るためのセパレータを前記正極板と前記負極板との間に取付けて、前記正極板を前記総正極タブに並列接続させて、前記負極板を前記総負極タブに並列接続させて、セルを得るステップと、
前記セルの外面を膜封止するステップと、
前記膜封止されたセル内を真空排気するステップと、
前記真空排気されたセル内に真空注液するステップと、
前記真空注液されたセルを化成するステップと、
前記化成されたセルをエージングし、容量グレーディングするステップと、を含む、
固体重合物リチウムイオン電池の製造方法。

【請求項4】

前記真空注液は、前記セルを水平面に対して傾斜して置いた状態で行われ、前記傾斜の角度は、５～４５度である、請求項３に記載の製造方法。

【請求項5】

前記真空注液は、真空環境で行われ、前記真空環境の真空度は、－０．０５～－０．１ＭＰａである、請求項３に記載の製造方法。

【請求項6】

前記真空注液のステップは、注液の操作の後に静置することをさらに含み、前記静置は、前記セルの一方の主面を上向きにして水平面に対して１～１０度の傾斜角度で５～２０ｈ置き、その後、前記セルの他方の主面を上向きにして水平面に対して１～１０度の傾斜角度で５～２０ｈ置く、請求項３に記載の製造方法。

【請求項7】

前記静置は、前記セルの両主面が挟まれた条件で行われる、請求項６に記載の製造方法。

【請求項8】

前記化成のステップ及び前記エージングのステップは、前記セルの両主面が挟まれた条件で行われる、請求項３に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン電池の技術分野に関し、具体的には、単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、比亜迪社製のリン酸鉄リチウムイオン電池は、その単体の容量が一般的に２６０Ａｈ以下のものしか製造できていない。国際上、容量が最も大きなものは、日産製の４０Ａｈの電池である。これ以上の容量を持つ電池は、まだ量産化されていない。

【0003】

従来技術において、より大きな容量を備える電池が必要な場合には、現在、一般的に以下のいくつかの方法がある。

【0004】

１つ目の方法は、小容量の電池を並列接続して１つの電池モジュールとすることで大容量化を実現することである。このような方法で作られた大容量電池では、並列接続された小容量の電池の間で互いに放電し、電池の充電能力に影響を与え、また、電池が並列接続された後、電池管理システムによって各電池の品質問題をモニタリングすることができず、たとえそのうち１個の電池が壊れていても検出できないため、小容量の電池を並列接続して大容量の電池を作る方法は、科学的な方法ではない。

【0005】

２つ目の方法は、硬質ケース包装で電池のサイズを拡大して電池単体の大容量化を実現することである。このような構造の電池の正負極は、一般的に鉛蓄電池の作り方を踏襲し、正極及び負極は、金属の極柱で引き出される。この作り方の１つの欠点として、極柱を任意に設計できず、ケース自身のサイズにより制限されるため、容量が５００Ａｈ以上になると、極柱が発熱し、電池の性能及び安全性に影響を与えることである。もう１つの欠点として、硬質ケースで作られた大容量電池では、防爆弁が設けられているが、通常、電池の安全性の問題が秒レベルで発生し、防爆弁が効果的に機能をするとは限らず、安全上の問題が発生する恐れがある。

【0006】

３つ目の方法は、重合物構造で作ること、即ち、外装材としてアルミニウムプラスチック複合フィルムを用いることである。現在、一般的なメーカでは、容量を５０Ａｈ以下にすることしかできていない。メーカによっては、サイズを拡大して容量を大きくしているが、長さ及び幅の寸法を拡大するだけで、厚さは一般的に２０ｍｍまでにすることしかできず、これにより、電池の容量が制限され、実際には電池容量を５００Ａｈを超えるようにすることは難しい。

【0007】

以上の従来技術において、電池の容量は、様々な要因に制限されるため、高い容量を得ることは困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、容量が大きい、単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池は、交互に積層された正極板及び負極板と、隣接して積層された前記正極板と前記負極板とを仕切るためのセパレータとを含み、前記正極板及び前記負極板のうちの少なくとも一方は複数であり、前記正極板は総正極タブに並列接続され、前記負極板は総負極タブに並列接続され、前記セパレータは、隣接して積層された前記正極板と前記負極板との間に設けられる複数の仕切部、及び隣接して設けられた前記仕切部を接続するための接続部を含み、２つの前記仕切部及び１つの前記接続部により囲まれることで前記正極板又は前記負極板を収容するための１つの仕切室が形成され、前記正極板を収容するためのすべての前記仕切室の向きはいずれも同じであり且つ第１側に位置し、前記負極板を収容するためのすべての前記仕切室の向きはいずれも同じであり且つ第２側に位置し、前記総正極タブは前記第１側に設けられ、前記総負極タブは前記第２側に設けられ、前記正極板にはサブ正極タブが設けられ、少なくとも一部の前記サブ正極タブは金属ストリップを介して前記総正極タブに直列接続され、前記負極板にはサブ負極タブが設けられ、少なくとも一部の前記サブ負極タブは金属ストリップを介して前記総負極タブに直列接続される。

【0010】

前記セパレータは、ベースフィルムと前記ベースフィルムに塗布される絶縁層とからなる。

【0011】

本発明に係る単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池の製造方法は、前記正極板と前記負極板とを交互に積層し、隣接して積層された前記正極板と前記負極板とを仕切るためのセパレータを前記正極板と前記負極板との間に取付けて、前記正極板を前記総正極タブに並列接続させて、前記負極板を前記総負極タブに並列接続させて、セルを得るステップと、前記セルの外面を膜封止するステップと、前記膜封止されたセル内を真空排気するステップと、前記真空排気されたセル内に真空注液するステップと、前記真空注液されたセルを化成するステップと、前記化成されたセルをエージングし、容量グレーディングするステップと、を含む。

【0012】

前記真空注液は、前記セルを水平面に対して傾斜して置いた状態で行われ、前記傾斜の角度は、５～４５度である。

【0013】

前記真空注液は、真空環境で行われ、前記真空環境の真空度は、－０．０５～－０．１ＭＰａである。

【0014】

前記真空注液のステップは、注液の操作の後に静置することをさらに含み、前記静置は、前記セルの一方の主面を上向きにして水平面に対して１～１０度の傾斜角度で５～２０ｈ置き、その後、前記セルの他方の主面を上向きにして水平面に対して１～１０度の傾斜角度で５～２０ｈ置く。

【0015】

前記静置は、前記セルの両主面が挟まれた条件で行われる。

【0016】

前記化成のステップ及び前記エージングのステップは、前記セルの両主面が挟まれた条件で行われる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、複数の正極板と負極板とを積層することにより、複数の電池モジュールを形成し、単体での超大容量化を実現することができる。使用時には、直列接続して使用することで、電池群の電圧を向上させることができ、給電のニーズを満たすことができる。

【0018】

本発明の上記目的、特徴及び利点をより明らかにするために、以下、好ましい実施例を例として挙げて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

本発明の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以下、実施例に使用される必要な図面を簡単に説明する。以下の図面は、本発明のいくつかの実施例を例示するにすぎないため、本発明の範囲に対する限定と見なされるべきではなく、当業者にとって、創造的な労力を払わずにこれらの図面に基づいて他の関連図面を得ることもできると理解すべきである。

【図1】本発明の一実施例による固体重合物リチウムイオン電池の構造の模式図を示す。

【図2】本発明の他の一実施例による固体重合物リチウムイオン電池の構造の模式図を示す。

【図3】本発明のさらなる一実施例による固体重合物リチウムイオン電池の構造の模式図を示す。

【図4】本発明の別の実施例による固体重合物リチウムイオン電池の構造の模式図を示す。

【図5】本発明の別の実施例による正極板の構造の模式図を示す。

【図6】本発明の別の実施例による負極板の構造の模式図を示す。

【図7】本発明の別の実施例によるセパレータの構造の模式図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の理解のために、以下、図面を参照して単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池についてより包括的に説明する。図面は好ましい実施例を示している。ただし、本発明は、多くの異なる形態で実現することができ、本明細書に説明された実施例に限定されない。一方、これらの実施例を提供する目的は、本発明の開示内容をより明瞭、かつ、包括的にすることである。

【0021】

本開示の様々な実施例において使用される用語は、特定の実施例を説明する目的で使用されることにすぎず、本開示の様々な実施例を制限するためではない。ここで使用される場合に、単数形は、文脈上特に明瞭に指定されない限り、複数の形も含むことを意図している。特に限定されない限り、ここで使用される、技術的用語及び科学的用語を含むすべての用語は、本開示の様々な実施例が属する分野の当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。上記用語（例えば一般的に使用される辞書で記載される用語）は、本開示の様々な実施例において明瞭に限定されない限り、関連技術分野における文脈上の意味と同じ意味を有するものとして解釈され、理想的な意味又は正式すぎる意味を有するものとして解釈されない。

【0022】

本発明の説明において、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語により示される方位又は位置関係は、図面に基づいて示される方位又は位置関係であり、本発明を説明しやすく、かつ、説明を簡略化するためのものにすぎず、かかる装置又は要素が特定の方位を有し、特定の方位で構成して操作しなければならないことを明示する、又は、暗示するものではないため、本発明を制限するためのものと解釈されないと理解すべきである。

【0023】

本明細書の説明において、「１つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例」、「具体例」、又は「いくつかの例」などの参照用語は、この実施例又は例を参照して説明された具体的な特徴、構造、材料、又は、特性が本発明の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書では、上記用語の模式的な表現は、必ずしも同じ実施例又は例を指すわけではない。また、説明された具体的な特徴、構造、材料、又は、特性は、任意の１つ又は複数の実施例又は例において、適切な形態で組み合わされてもよい。

【0024】

説明すべきことは、本発明の説明において、特に規定や限定がない限り、「取付け」、「繋がり」、「接続」という用語は、広義に理解されるべきであり、例えば機械的な接続又は電気的な接続であってもよく、２つの要素の内部の連通であってもよく、直接的な繋がりであってもよく、中間媒体を介する間接的な繋がりであってもよく、当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の具体的な意味を理解することができる。

【0025】

本開示の様々な実施例において使用される表現（例えば「第１」、「第２」など）は、様々な実施例における様々な構成要素を修飾することができるが、該当する構成要素を制限しない。例えば、上記表現は、かかる要素の順番及び／又は重要性を制限しない。上記表現は、１つの要素を他の要素と区別するために使用されることにすぎない。例えば、第１のユーザ装置と第２のユーザ装置とは、両方がいずれもユーザ装置であるが、異なるユーザ装置を示す。例えば、本開示の様々な実施例の範囲を逸脱しない限り、第１の要素は、第２の要素と呼ばれてもよく、同様に、第２の要素は、第１の要素と呼ばれてもよい。

【0026】

注意すべきことは、１つの構成要素を別の構成要素に「接続」すると記述されている場合には、第１の構成要素を第２の構成要素に直接接続してもよく、第１の構成要素と第２の構成要素との間に第３の構成要素を「接続」してもよい。一方、１つの構成要素を別の構成要素に「直接接続」する場合、第１の構成要素と第２の構成要素との間に第３の構成要素が存在しないと理解されることができる。

【0027】

なお、本発明の要素又は構成要素の前の不定冠詞である「一種」又は「１つ」は、要素又は構成要素の数（即ち、現す回数）について制限しない。そのため、「１つ」又は「一種」は、１つである、又は、少なくとも１つを含むと解読されるべきであり、単数形の要素又は構成要素は、その数が明らかに単数形を指す場合以外、複数形も含む。

【0028】

図１、図２、図３、及び、図４を参照する。本発明の実施例による単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池１００は、セパレータ４０と、交互に積層された正極板２０及び負極板３０とを含み、正極板２０と負極板３０とのうちの少なくとも一方は、複数であり、正極板２０は、総正極タブ５０に並列接続されており、負極板３０は、総負極タブ６０に並列接続されている。これにより、固体重合物リチウムイオン電池１００の容量を向上させた。セパレータ４０は、隣接して積層された正極板２０と負極板３０とを仕切るために用いられる。

【0029】

上記実施例では、単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池１００では、正極板２０と負極板３０とが複数積層されて、複数の電池モジュールが形成されている。使用時に、そのうちのいくつかの正極板２０及び負極板３０のペアを直列接続してもよく、これにより、固体重合物リチウムイオン電池１００の電圧を向上させた。

【0030】

ここで、「積層」とは、層構造を有する複数のもの（例えばフィルムなど）が一方を他方の表面に貼り合わせるようにラミネートする方法を指すと理解されてもよい。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に重ねて設けることを例にすると、Ａの１つの表面にＢを設け、Ｂの表面にＣを設け、Ｃの表面にＤを設けることを指し、即ち、ある方向（例えば上から下へ）に沿って、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを順に並べることを指す。

【0031】

上記した「交互に」配列することは、Ａ－Ｂのように配列するのではなく、例えば、隣接するＡの間に１つのＢを介在してＡ－Ｂ－Ａ－Ｂ－Ａ－・・・のように配列したり、隣接するＡの間に２つのＢを介在してＡ－Ｂ－Ｂ－Ａ－Ｂ－Ｂ－Ａのように配列したり、３つのＢを介在して配列したり、複数のＡを介在して配列したりするなどのことを指し、ここで、Ａ、Ｂは、正極板２０と負極板３０とを表す。本発明において、交互に配列することの比較的好ましい実施の形態は、Ａ－Ｂ－Ａ－Ｂ－Ａ－・・・である。

【0032】

図７を参照する。１つの好ましい形態では、上記セパレータ４０は、隣接して積層された正極板２０と負極板３０との間に設けられるための複数の仕切部４２と、隣接して設けられた仕切部４２を接続するための接続部４１とを含んでもよく、２つの仕切部４２と１つの接続部４１とにより囲まれることで正極板２０、負極板３０を収容するための１つの仕切室４３が形成される。

【0033】

各仕切室４３は、１つの正極板２０又は１つの負極板３０を収容するために用いられると理解できる。隣接する位置にある仕切室４３は、共通の仕切部４２を有する。

【0034】

ここで、仕切室４３は、後述するサブ正極タブ２１とサブ負極タブ３１を設けるための開口を１つ有する。隣接して設けられた仕切室４３の開口の向きは逆であることが好ましい。想象しやすいように、複数の仕切室４３のこのような配置は、繋がった「己」字型（又は「Ｚ」字型と称する）を構成し、収容される正極板２０と負極板３０とが交互に積層されるため、正極板２０が収容されるすべての仕切室４３（正極仕切室４３とする）の向きは、すべて同じであり、且つ、第１側に位置する。負極板３０が収容されるすべての仕切室４３（負極仕切室４３とする）は、すべて同じであり、且つ、第２側に位置する。これにより、総正極タブ５０を第１側に設けて、総負極タブ６０を第２側に設けることを容易にし、総正極タブ５０と総負極タブ６０とが外部接続用リード線に接続された際の誤接触に起因する電池の短絡を回避する。

【0035】

上記セパレータ４０は、１つのシート状のものが折り曲げて形成されてもよい。具体的には、このシート状のセパレータ４０は、ベースフィルムと、このベースフィルムに塗布される絶縁層とから構成されてもよい。絶縁層は、電池の安全性及び信頼性を高めることができる。ここで、絶縁層の材料は、ＰＶＤＦ、ＰＡＡに代表される高分子接着剤やセラミック粉末（例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２）による塗材であってもよい。絶縁層の厚さは、０．００１～０．０３ｍｍである。

【0036】

図５を参照する。正極板２０と総正極タブ５０との並列接続によるマウントを実現するために、正極板２０には、サブ正極タブ２１が設けられてもよい。即ち、各正極板２０には、少なくとも１つのサブ正極タブ２１が設けられている。サブ正極タブ２１の数及びサイズは、必要に応じて設定される。

【0037】

ここで、サブ正極タブ２１は、正極板２０の１つの辺又は２つの辺に設けられる。

【0038】

図６を参照する。負極板３０と総負極タブ６０との並列接続によるマウントを実現するために、負極板３０には、サブ負極タブ３１が設けられてもよい。即ち、各負極板３０には、少なくとも１つのサブ負極タブ３１が設けられている。サブ負極タブ３１の数及びサイズは、必要に応じて設定される。

【0039】

ここで、サブ負極タブ３１は、負極板３０の１つの辺又は２つの辺に設けられる。

【0040】

マウントする時に、すべてのサブ正極タブ２１は、総正極タブ５０に直接接続されてもよく、すべてのサブ負極タブ３１は、総負極タブ６０に直接接続されてもよい。図２及び図４を参照する。別の実施の形態として、サブ正極タブ２１は、すべてではなく、その一部が金属ストリップ７０（例えば、アルミニウムストリップ）に溶接されてから総正極タブ５０に接続されてもよい。サブ負極タブ３１は、すべてではなく、その一部が金属ストリップ７０（例えば、銅ストリップ）に溶接されてから総負極タブ６０に接続されてもよい。

【0041】

上記した「正極板２０と負極板３０とのうちの少なくとも一方は、複数である」ことについて、１つの具体的な実施の形態として、正極板２０は２０層以上であり、例えば１１１層である。負極板３０の層数は２０層以上であり、例えば１１０層である。正極板２０の材質はアルミニウムストリップであってもよく、負極板３０の材質は銅ストリップであってもよい。

【0042】

上記総正極タブ５０、総負極タブ６０は、その幅が１００ｍｍ以上であり、その厚さが０．０８ｍｍ以上であってもよい。総正極タブ５０の材質は、アルミニウムストリップであってもよく、総負極タブ６０の材質は、銅ストリップ、ニッケルストリップ、ニッケルメッキ銅ストリップ、又は、銀メッキ銅ストリップであってもよい。

【0043】

本発明に開示された固体重合物リチウムイオン電池の製造方法は、
正極板２０と負極板３０とを交互に積層し、正極板２０と負極板３０との間に隣接して積層された正極板２０と負極板３０とを仕切るためのセパレータ４０を取付けて、正極板２０を総正極タブ５０に並列接続させて、負極板３０を総負極タブ６０に並列接続させて、セルを得るステップと、
セルの外面を膜封止するステップと、
膜封止されたセル内を真空排気するステップと、
真空排気されたセル内に真空注液するステップと、
真空注液されたセルを化成するステップと、
化成充電されたセルをエージングし、容量グレーディングするステップと、を含む。

【0044】

上記セルを得るステップにおいて、総正極タブ５０又は総負極タブ６０の位置は、電池容量の大きさに応じて、片側に１つの小タブ、片側に２つ又は２つ以上の小タブ、片側に１つの大タブ又は両側のそれぞれに１つずつの大タブの順に選択されてもよい。柔軟なタブ構造により、様々な電池容量へのニーズに適応できる。これにより、電池が通常の放電電流で使用される場合には、タブが発熱することなく、電池の正常な性能を確保する。

【0045】

サブ正極タブ２１と総正極タブ５０とを直接又は間接に溶接し、かつ、サブ負極タブ３１と総負極タブ６０とを直接又は間接に溶接する際に、極板の層数が多すぎることに起因してタブが引っ張られすぎること（特に電池が膨張した後、タブが引っ張られて破断すること）を回避するために、複数のサブ正極タブ２１とサブ負極タブ３１とを揃えた後、タブを並べてＳ型に折りたたんで、引っ張られた際に伸ばせる領域を確保できる。

【0046】

上記膜封止とは、フィルム状の物を用いてセルの外面を封止することであり、操作方法として、予めプレス型で２つのシェルをプレス加工し、合体してセルを装着した後、まず、上部を封止し、そして底部を封止し、最後に側部を封止することである。この膜封止に用いられるフィルム状の物は、アルミニウムプラスチックフィルムを含むが、これに限定されない。膜封止の操作の後、乾燥の操作をさらに含む。

【0047】

参考として、膜封止用のパウチの深さは５～１０ｍｍであり、パウチの辺のＲ角は５～２０であり、延長された封止領域の距離ｄは５～２０ｍｍであってもよく、このようなパウチは組み立てることでベアセルを係止し、位置決めることができ、そして、封止領域を延長することにより、封止部を平らにする効果を奏することができるため、電池の厚さをより厚くすることができ、体積を三次元方向において増加し、電池の容量をより大きくすることができる。

【0048】

上記真空注液のステップにおいて、真空注液は、電池に電解液を注入する工程である。電解液が電池に加えられて一度に吸収されセルが膨張して壊れることを回避するために、注液の操作は、セルを水平面に対して傾斜して置いた状態で行われ、この傾斜の角度は、５～４５度である。

【0049】

真空注液は、真空環境で行われることが好ましく、上記真空環境の真空度は、－０．０５～－０．１ＭＰａである。

【0050】

真空注液の操作後に静置することが好ましく、ここで、静置することは以下の利点がある。小容量の電池は、縦置き又は横置きで電池を静置するのが一般的である。大容量の電池は、電池の長さ及び幅がいずれも大きいため、縦置きされれば、底部の電解液が電池の頂部に浸透しにくく、横置きされれば、注入した電解液が封止されていない開口部から流出しやすく、その後の封止領域を汚染する。そのため、本発明は、電池をやや傾斜する平面に置き、そして、一定時間後に裏返して処理を施すことにより、封止されていない領域を汚染することなく、電解液の内部への浸透時間を大幅に短縮できた。

【0051】

ここで開示された静置は、具体的には、まず、セルの一方の主面を上向きにして水平面に対して１～１０度の傾斜角度で５～２０ｈ置き、そして、セルの他方の主面を上向きにして水平面に対して１～１０度の傾斜角度で５～２０ｈ置く。

【0052】

ここで、静置は、セルの両主面が挟まれた条件で行われる。挟むことで、電池が膨張して破損することを防止することができる。

【0053】

上記真空排気のステップの目的は、以下のとおりである。容量の小さい電池は注液の後にしばらく静置され、その後、通常、直接充電されることになるが、電池の体積が比較的大きい場合、電池内部に残留したガスにより極板とセパレータとの間に気相界面が存在し、充電の時にリチウムイオンが失われ、性能に影響し、さらに安全問題を引き起こすおそれがある。そこで、まず、セルに対して一度真空排気処理を行い、極板とセパレータとの間に固相及び液相のみが存在することを確保し、イオンが円滑に伝導することを確保する。真空排気は、プレパッケージングとも呼ばれる。

【0054】

同様に、化成のステップ及びエージングのステップは、セルの両主面が挟まれた条件で行われることにより、電池内部の緩み又は位置ずれを予防することができる。

【0055】

セルの両主面を挟むために、公知の任意のクランプ装置を採用してもよい。

【0056】

＜実施例１＞
５００Ａｈの大容量電池の製造方法は、具体的に以下のとおりである。

【0057】

ステップ１において、総正極タブ５０と総負極タブ６０とを選択する。電池の最大出力電流を１Ｃとして、即ち、５００Ａとして計算する。総正極タブ５０は、アルミニウムストリップを採用し、その幅ａ１を２８０ｍｍとし、その厚さｔ１を０．４ｍｍとする。総負極タブ６０は、銅ストリップを採用し、その幅ａ２を２８０ｍｍとし、その厚さｔ２を０．３ｍｍとする。アルミニウムストリップの電気伝導性能（電流密度）を６Ａ／ｍｍ^２とし、銅ストリップの電気伝導性能（電流密度）を８Ａ／ｍｍ^２とすると、総正極タブ５０に流せる電流は、２８０×０．４×６＝６７２Ａであり、総負極タブ６０に流せる電流は、２８０×０．３×８＝６７２Ａであり、電池の総正極タブ５０及び総負極タブ６０は、過電流の要求に合致する。

【0058】

ステップ２において、電池のサイズを選択する。工場の設備加工能力に応じて、電池は、その長さｂが４３０ｍｍに設定され、その幅ａが８００ｍｍに設定される。周辺の封止領域を除くと、正極板２０は、その長さｂ３が３７４ｍｍであり、その幅ａ３が７５４ｍｍであり、サブ正極タブ２１の幅ａ４が２８０ｍｍである。正極活物質としてリン酸鉄リチウムを採用すると、その比容量が１３７ｍＡｈ／ｇであり、活物質含有量９３％、圧縮密度２．１ｇ／ｃｍ^３、集電体アルミニウム箔の厚さ０．０１６ｍｍを選択し、片面塗布の面密度を１３５ｇ／ｍ^２とすると、各正極板２０の厚さが０．１４５ｍｍであり、かつ、各層の容量が９．７Ａｈであると算出でき、５００Ａｈに達成するには、実際の設計で６％の余裕を持つ５３０Ａｈに達成するために、５５層の正極板２０が必要であり、本実施例において、正極板２０が外側にあるため、５６層の正極板２０が必要である。負極板３０は、その長さｂ５が３８０ｍｍであり、その幅ａ５が７６０ｍｍであり、サブ負極タブ３１の幅ａ６が２８０ｍｍである。負極活物質として人造黒鉛を採用すると、その比容量が３３０ｍＡｈ／ｇであり、活物質含有量９３％、圧縮密度１．５ｇ／ｃｍ^３、集電体銅箔の厚さ０．０１２ｍｍを選択し、片面塗布の面密度を６４ｇ／ｍ^２とすると、各層の負極板３０の厚さが０．０９７ｍｍであると算出でき、正極板２０に合わせて５５層の負極板３０を使用する。

【0059】

ステップ３において、本実施例において、セパレータ４０は、その厚さが０．０３２ｍｍであり、その表面が接着剤（例えば、ＰＶＤＦ、ＰＡＡなど）、セラミック粉末（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２）、又は、混在する接着剤とセラミック粉末を塗布して処理され、処理後の合計の厚さは、０．０３８ｍｍである。

【0060】

ステップ４において、電池を組み立てる。セパレータ４０によって５６層の正極板２０と５５層の負極板３０とを仕切って厚さが１７．６ｍｍであるベアセルを形成し、すべての正極板２０と総正極タブ５０とを溶接し、すべての負極板３０と総負極タブ６０とを溶接し、そして、深さｃ１が１０ｍｍであるパウチにプレスされた２枚のアルミニウムプラスチックフィルムを使用し、溶接されたベアセルを封入した後にヒートシール、真空注液、化成、エッジトリミングなどの工程を経て、最終的に、厚さｔが２０．５ｍｍであり、幅ａが８００ｍｍ（エッジが折れていない）であり、かつ、長さｂが４５０ｍｍである、単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池１００が得られる。

【0061】

＜実施例２＞
１０００Ａｈの大容量電池の製造は、具体的に以下のとおりである。

【0062】

ステップ１において、総正極タブ５０と総負極タブ６０とを選択する。電池の最大出力電流を１Ｃとして、即ち、１０００Ａとして計算する。総正極タブ５０は、アルミニウムストリップを採用し、その幅をａ１が２８０ｍｍとし、その厚さｔ１を０．４ｍｍとする。総負極タブ６０は、銅ストリップを採用し、その幅ａ２を２８０ｍｍとし、その厚さｔ２を０．３ｍｍとする。アルミニウムストリップの電気伝導性能（電流密度）を６Ａ／ｍｍ^２とし、銅ストリップの電気伝導性能（電流密度）を８Ａ／ｍｍ^２とすると、総正極タブ５０に流せる電流は、２８０×０．４×６＝６７２Ａであり、総負極タブ６０に流せる電流は、２８０×０．３×８＝６７２Ａであり、過電流の要求に合致するために、電池の総正極タブ５０及び総負極タブ６０はいずれも２つが必要である。

【0063】

ステップ２において、電池のサイズを選択する。工場の設備加工能力に応じて、電池は、その長さｂが４３０ｍｍに設定され、その幅ａが８００ｍｍに設定される。周辺の封止領域を除くと、正極板２０は、その長さｂ３が３７４ｍｍであり、その幅ａ３が７５４ｍｍであり、サブ正極タブ２１の幅ａ４が２８０ｍｍである。正極活物質としてリン酸鉄リチウムを採用すると、その比容量が１３７ｍＡｈ／ｇであり、活物質含有量９３％、圧縮密度２．１ｇ／ｃｍ^３、集電体アルミニウム箔の厚さ０．０１６ｍｍを選択し、片面塗布の面密度を１３５ｇ／ｍ^２とすると、各正極板２０の厚さが０．１４５ｍｍであり、かつ、各層の容量が９．７Ａｈであると算出でき、１０００Ａｈに達成するには、実際の設計で６％の余裕を持つ１０６０Ａｈに達成するために、１１０層の正極板２０が必要であり、本実施例において、正極板２０が外側にあるため、１１１層の正極板２０が必要である。負極板３０は、その長さｂ５が３８０ｍｍであり、その幅ａ５が７６０ｍｍであり、サブ負極タブ３１の幅ａ６が２８０ｍｍである。負極活物質として人造黒鉛を採用すると、その比容量が３３０ｍＡｈ／ｇであり、活物質含有量９３％、圧縮密度１．５ｇ／ｃｍ^３、集電体銅箔の厚さ０．０１２ｍｍを選択し、片面塗布の面密度を６４ｇ／ｍ^２とすると、各層の負極板３０の厚さが０．０９７ｍｍであると算出でき、正極板２０に合わせて１１０層の負極板３０を使用する。

【0064】

ステップ３において、本実施例において、セパレータ４０は、その厚さが０．０３２ｍｍであり、その表面が接着剤（例えば、ＰＶＤＦ、ＰＡＡなど）、セラミック粉末（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２）、又は、混在する接着剤とセラミック粉末を塗布して処理され、処理後の合計の厚さは、０．０３８ｍｍである。

【0065】

ステップ４において、電池を組み立てる。本実施例に使用される極板の層数が多いため、電池を２つのベアセルにする必要があり、各ベアセルは、５６層の正極板２０、５５層の負極板３０を使用し、セパレータ４０によって正極板２０と負極板３０とを仕切ってベアセルを形成する。各ベアセルの各層の正極板２０のタブ及び各層の負極板３０のタブを、それぞれアルミニウムストリップ及び銅ストリップに溶接してから、２つのベアセルを積層し、さらに、各ベアセル上のアルミニウムストリップ及び銅ストリップを、それぞれ総正極タブ５０及び総負極タブ６０に溶接し、溶接されたセルの厚さは３５．２ｍｍであり、そして、深さｃ１が１０ｍｍであるパウチにプレスされた２枚のアルミニウムプラスチックフィルムを使用し、溶接されたベアセルを封入した後にヒートシール、真空注液、化成、エッジトリミングなどの工程を経て、最終的に、厚さｔが４０．５ｍｍであり、幅ａが８００ｍｍ（エッジが折れていない）であり、かつ、長さｂが５７０ｍｍである単体で超大容量の固体重合物リチウムイオン電池１００が得られる。

【0066】

上記に記載されていない点は、従来の技術を適用できる。

【0067】

以上、構造を表現する用語が多く使用されたが、他の用語が使用される可能性を排除しない。これらの用語は、単に本発明の本質を説明して解釈しやすくするために用いられ、これらを任意の付加的な制限として解釈することは本発明の精神に反する。

【0068】

以上は、本発明の具体的な実施の形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれに限定されず、任意の当業者が本発明の開示した技術範囲内で容易に想到できる変化や置換は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。よって、本発明の保護範囲は、特許請求の保護範囲に準ずるべきである。

【符号の説明】

【0069】

１００ 固体重合物リチウムイオン電池
２０ 正極板
２１ サブ正極タブ
３０ 負極板
３１ サブ負極タブ
４０ セパレータ
４１ 接続部
４２ 仕切部
４３ 仕切室
５０ 総正極タブ
６０ 総負極タブ
７０ 金属ストリップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】