特許 7708145 電極体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(54)【発明の名称】電極体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20250708BHJP

   H01M 50/46 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/466 20210101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M50/46

H01M50/466

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023086242

(22)【出願日】2023-05-25

(65)【公開番号】P2024169059

(43)【公開日】2024-12-05

【審査請求日】2024-07-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池田 裕介

(72)【発明者】

【氏名】加藤 和仁

(72)【発明者】

【氏名】後藤 孝章

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 正宜

(72)【発明者】

【氏名】船戸 峰洋

(72)【発明者】

【氏名】金子 剛

(72)【発明者】

【氏名】横井 友香

【審査官】寺坂 一也

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２３／１７１５４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２１－００１５２８２（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／００－１０／３９

Ｈ０１Ｍ ５０／４０－５０／４９７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の正極ユニットであって、各前記正極ユニットが、第１樹脂部と、第２樹脂部と、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部との間に配置された正極電極と、開口を有する袋状に形成されており、前記第１樹脂部、前記第２樹脂部及び前記正極電極を収容する袋セパレータと、を含む前記正極ユニットと、複数の負極電極と、を交互に積層する積層工程と、
前記正極ユニットと前記負極電極との積層方向に並ぶように配置された前記複数の第１樹脂部を前記積層方向に沿って前記袋セパレータとともに切断する第１切断工程と、
前記積層方向に並ぶように配置された前記複数の第２樹脂部を前記積層方向に沿って前記袋セパレータとともに切断する第２切断工程と、
前記複数の第１樹脂部のうち前記積層方向に互いに隣接する一対の第１樹脂部同士を溶着する第１溶着工程と、
前記複数の第２樹脂部のうち前記積層方向に互いに隣接する一対の第２樹脂部同士を溶着する第２溶着工程と、を備える、電極体の製造方法。

【請求項2】

前記第１溶着工程では、前記第１樹脂部が前記負極電極に接触するように前記一対の第１樹脂部同士が溶着され、
前記第２溶着工程では、前記第２樹脂部が前記負極電極に接触するように前記一対の第２樹脂部同士が溶着される、請求項１に記載の電極体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電極体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

国際公開第２０１８／０２１２６３号には、負極シートの両面に第１セパレータ及び第２セパレータが接着された積層体と、正極シートと、を交互に積層することによって電極体を形成する電極体の製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１８／０２１２６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

国際公開第２０１８／０２１２６３号に記載される電極体の製造方法では、電極体の形成後、積層体と正極シートとが積層方向と直交する方向に互いにずれる場合がある。

【0005】

本開示の目的は、正極電極と負極電極とが積層方向と直交する方向に互いにずれるのを抑制することが可能な電極体の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面に従った電極体の製造方法は、複数の正極ユニットであって、各前記正極ユニットが、第１樹脂部と、第２樹脂部と、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部との間に配置された正極電極と、開口を有する袋状に形成されており、前記第１樹脂部、前記第２樹脂部及び前記正極電極を収容する袋セパレータと、を含む前記正極ユニットと、複数の負極電極と、を交互に積層することによって積層電極体を形成する積層工程と、前記正極ユニットと前記負極電極との積層方向に並ぶように配置された前記複数の第１樹脂部を前記積層方向に沿って前記袋セパレータとともに切断する第１切断工程と、前記積層方向に並ぶように配置された前記複数の第２樹脂部を前記積層方向に沿って前記袋セパレータとともに切断する第２切断工程と、前記複数の第１樹脂部のうち前記積層方向に互いに隣接する一対の第１樹脂部同士を溶着する第１溶着工程と、前記複数の第２樹脂部のうち前記積層方向に互いに隣接する一対の第２樹脂部同士を溶着する第２溶着工程と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、正極電極と負極電極とが積層方向と直交する方向に互いにずれるのを抑制することが可能な電極体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態における蓄電セルを概略的に示す斜視図である。

【図2】図１に示される蓄電セルの断面図である。

【図3】電極体の製造方法を概略的に示す図である。

【図4】電極体の製造方法を概略的に示す図である。

【図5】電極体の製造方法を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0010】

図１は、本開示の一実施形態における蓄電セルを概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示される蓄電セルの断面図である。

【0011】

図１及び図２に示されるように、蓄電セル１は、電極体１００と、セルケース２００と、一対の外部端子３００と、一対の連結部材４００と、絶縁部材５００と、を備えている。

【0012】

電極体１００は、複数の電極１１０，１２０（図３～図５を参照）と、セパレータ１３０と、を備えている。

【0013】

複数の電極１１０，１２０は、一方向（図２において紙面と直交する方向）に並ぶように配置されている。複数の電極１１０，１２０は、複数の正極電極１１０と、複数の負極電極１２０と、を有している。

【0014】

各正極電極１１０は、幅方向（一方向及び上下方向の双方と直交する方向）に長い長方形形状に形成されている。各正極電極１１０は、正極集電箔と、正極集電箔の両面に設けられた正極活物質層と、を有している。図２に示されるように、正極集電箔は、正極活物質層が設けられていない正極タブ１１２ｐを有している。正極タブ１１２ｐは、幅方向における一方側に向かって突出している。

【0015】

各負極電極１２０は、幅方向に長い長方形形状に形成されている。各負極電極１２０は、負極集電箔と、負極集電箔の両面に設けられた負極活物質層と、を有している。図２に示されるように、負極集電箔は、負極活物質層が設けられていない負極タブ１２２ｎを有している。負極タブ１２２ｎは、幅方向における他方側に向かって突出している。

【0016】

セパレータ１３０は、正極電極１１０及び負極電極１２０間を絶縁している。セパレータ１３０は、絶縁材料からなり、イオンの透過を許容する微小な空隙を有している。

【0017】

セルケース２００は、電極体１００を収容している。セルケース２００には、図示略の電解液が収容されている。セルケース２００は、密封されている。セルケース２００は、ケース本体２１０と、蓋２２０と、を有している。

【0018】

ケース本体２１０は、上向きに開口する開口部を有している。ケース本体２１０は、アルミニウム等の金属からなる。図２に示されるように、ケース本体２１０は、底壁２１２と、周壁２１４と、を有している。底壁２１２は、矩形かつ平板状に形成されている。周壁２１４は、底壁２１２から起立している。周壁２１４は、四角筒状に形成されている。幅方向における周壁２１４の長さは、厚さ方向における周壁２１４の長さよりも長い。高さ方向における周壁２１４の長さは、厚さ方向における周壁２１４の長さよりも長い。

【0019】

蓋２２０は、ケース本体２１０の開口部を閉塞している。蓋２２０は、溶接等によって開口部に接続されている。蓋２２０は、平板状に形成されている。蓋２２０は、アルミニウム等の金属からなる。蓋２２０は、圧力解放弁２２２と、封止部材２２４と、を有している。

【0020】

圧力解放弁２２２は、蓋２２０の中央部に形成されている。圧力解放弁２２２は、セルケース２００の内圧が所定圧以上となると破断するように形成されている。圧力解放弁２２２が破断することで、セルケース２００内のガスが当該圧力解放弁２２２を通じてセルケース２００外に放出されるため、セルケース２００の内圧が低下する。

【0021】

封止部材２２４は、蓋２２０に形成された注液口ｈを封止している。注液口ｈは、蓄電セル１の製造過程において、セルケース２００内に電解液を注入するための貫通孔である。注液口ｈは、当該注液口ｈを通じてケース本体２１０に電解液が注入された後、封止部材２２４によって封止される。

【0022】

一対の外部端子３００は、セルケース２００上に固定されている。一対の外部端子３００の一方は、正極の外部端子であり、他方は、負極の外部端子である。各外部端子３００は、後述の上絶縁部５１０を介して蓋２２０の上面に固定されている。各外部端子３００は、アルミニウム等の金属からなる。各外部端子３００は、例えば、直方体形状に形成される。各外部端子３００には、図示略のバスバーが溶接等によって接続される。

【0023】

一対の連結部材４００は、複数の電極タブ１１２ｐ，１２２ｎと外部端子３００とを連結している。一方の連結部材４００は、複数の正極タブ１１２ｐと正極の外部端子３００とを連結しており、他方の連結部材４００は、複数の負極タブ１２２ｎと負極の外部端子３００とを連結している。一対の連結部材４００の各々は、実質的に互いに同じ構造を有しているため、以下では一方の連結部材４００について説明する。

【0024】

連結部材４００は、集電タブ４１０と、サブタブ４２０と、連結ピン４３０と、を有している。

【0025】

集電タブ４１０は、側方部４１２と、上方部４１４と、を有している。側方部４１２は、幅方向における電極体１００の側方に位置している。上方部４１４は、電極体１００の上方に位置している。上方部４１４は、側方部４１２の上端から幅方向における内側に向かって延びている。

【0026】

サブタブ４２０は、複数の正極タブ１１２ｐを集電タブ４１０に接続している。サブタブ４２０の一端部４２２は、溶接等によって複数の正極タブ１１２ｐに接続されており、サブタブ４２０の他端部４２４は、溶接等によって集電タブ４１０の側方部４１２に接続されている。

【0027】

連結ピン４３０は、集電タブ４１０と外部端子３００とを連結している。連結ピン４３０は、上方部４１４と外部端子３００とを連結している。具体的に、連結ピン４３０の下端部は、上方部４１４設けられた貫通孔に挿入された状態で上方部４１４に溶接等によって接続されており、連結ピン４３０の上端部は、外部端子３００に設けられた貫通孔に挿入された状態で溶接やカシメ等によって外部端子３００に接続されている。

【0028】

絶縁部材５００は、セルケース２００と連結部材４００との間を絶縁している。絶縁部材５００は、上絶縁部５１０と、下絶縁部５２０と、インシュレータ５３０と、絶縁板５４０と、を有している。

【0029】

上絶縁部５１０は、蓋２２０の上面に固定されている。上絶縁部５１０は、蓋２２０と外部端子３００との間に配置されている。上絶縁部５１０には、連結ピン４３０を挿通させる挿通孔が設けられている。

【0030】

下絶縁部５２０は、蓋２２０の下面に固定されている。下絶縁部５２０は、蓋２２０と、上方部４１４及び連結ピン４３０の下部と、の間に配置されている。下絶縁部５２０には、連結ピン４３０を挿通させる挿通孔が設けられている。

【0031】

インシュレータ５３０は、連結ピン４３０と蓋２２０との間に配置されている。インシュレータ５３０は、筒状に形成されており、連結ピン４３０を包囲している。

【0032】

絶縁板５４０は、上方部４１４の下面に固定されている。絶縁板５４０は、電極体１００の上方に配置されている。絶縁板５４０のうち圧力解放弁２２２の下方に位置する部位、及び、注液口ｈの下方に位置する部位には、貫通孔が設けられている。

【0033】

次に、図３～図５等を参照しながら、電極体１００の製造工程について説明する。電極体１００の製造方法は、積層工程と、第１切断工程と、第２切断工程と、第１溶着工程と、第２溶着工程と、を含んでいる。

【0034】

積層工程では、複数の正極ユニット１１１と、複数の負極電極１２０と、が交互に積層される。図３に示されるように、各正極ユニット１１１は、第１樹脂部１１と、第２樹脂部１２と、正極電極１１０と、袋セパレータ１３１と、を含んでいる。なお、図３は、積層工程後の状態を示している。

【0035】

第１樹脂部１１及び第２樹脂部１２は、互いに同じ樹脂で形成されてもよいし、互いに異なる樹脂で形成されてもよい。第１樹脂部１１と第２樹脂部１２との並び方向（図３における左右方向）における各樹脂部１１，１２の長さは、並び方向における正極電極１１０の長さよりも短い。各樹脂部１１，１２の厚みは、正極電極１１０の厚みと同じかそれよりも小さい。

【0036】

正極電極１１０は、第１樹脂部１１と第２樹脂部１２との間に配置されている。並び方向における正極電極１１０の端部は、各樹脂部１１，１２に接触していてもよいし、各樹脂部１１，１２から離間していてもよい。

【0037】

袋セパレータ１３１は、開口１３２を有する袋状に形成されている。袋セパレータ１３１は、第１樹脂部１１と第２樹脂部１２との間に正極電極１１０が配置されるように第１樹脂部１１、第２樹脂部１２及び正極電極１１０を収容している。第２樹脂部１２は、袋セパレータ１３１に対する当該第２樹脂部１２の位置決めが行われるように袋セパレータ１３１の折返し部に接触していることが好ましい。

【0038】

第１切断工程では、正極ユニット１１１と負極電極１２０との積層方向に並ぶように配置された複数の第１樹脂部１１が積層方向に沿って袋セパレータ１３１とともに切断される。なお、図３には、第１切断工程で切断される部位が一点鎖線Ｌ１で示されている。

【0039】

第２切断工程では、積層方向に並ぶように配置された複数の第２樹脂部１２が積層方向に沿って袋セパレータ１３１とともに切断される。なお、図３には、第２切断工程で切断される部位が一点鎖線Ｌ２で示されている。図４は、第１切断工程及び第２切断工程後の状態を示している。セパレータ１３０は、袋セパレータ１３１が第１切断工程及び第２切断工程を経ることにより形成される。

【0040】

第１溶着工程では、複数の第１樹脂部１１のうち積層方向に互いに隣接する一対の第１樹脂部１１同士が溶着される。第１溶着工程では、加熱手段（図示略）によって一対の第１樹脂部１１が加熱される。これにより、溶融した第１樹脂部１１同士が溶着される。第１溶着工程では、第１樹脂部１１が一対の第１樹脂部１１間に位置する負極電極１２０に接触するように一対の第１樹脂部１１同士が溶着される。

【0041】

第２溶着工程では、複数の第２樹脂部１２のうち積層方向に互いに隣接する一対の第２樹脂部１２同士が溶着される。第２溶着工程では、第１溶着工程と同様に第２樹脂部１２が加熱される。第２溶着工程では、第２樹脂部１２が一対の第２樹脂部１２間に位置する負極電極１２０に接触するように一対の第２樹脂部１２同士が溶着される。なお、図５は、第１溶着工程及び第２溶着工程後の状態を示している。

【0042】

以上に説明したように、本実施形態における電極体１００の製造方法では、袋セパレータ１３１が用いられることによって第１樹脂部１１、正極電極１１０及び第２樹脂部１２が有効に位置決めされ、さらに、積層方向に負極電極１２０を挟むように配置された一対の第１樹脂部１１同士及び一対の第２樹脂部１２同士が溶着されるため、正極電極１１０と負極電極１２０とが積層方向と直交する方向に互いにずれるのが抑制される。

【0043】

上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0044】

［態様１］
複数の正極ユニットであって、各前記正極ユニットが、第１樹脂部と、第２樹脂部と、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部との間に配置された正極電極と、開口を有する袋状に形成されており、前記第１樹脂部、前記第２樹脂部及び前記正極電極を収容する袋セパレータと、を含む前記正極ユニットと、複数の負極電極と、を交互に積層する積層工程と、
前記正極ユニットと前記負極電極との積層方向に並ぶように配置された前記複数の第１樹脂部を前記積層方向に沿って前記袋セパレータとともに切断する第１切断工程と、
前記積層方向に並ぶように配置された前記複数の第２樹脂部を前記積層方向に沿って前記袋セパレータとともに切断する第２切断工程と、
前記複数の第１樹脂部のうち前記積層方向に互いに隣接する一対の第１樹脂部同士を溶着する第１溶着工程と、
前記複数の第２樹脂部のうち前記積層方向に互いに隣接する一対の第２樹脂部同士を溶着する第２溶着工程と、を備える、電極体の製造方法。

【0045】

この電極体の製造方法では、袋セパレータが用いられることによって第１樹脂部、正極電極及び第２樹脂部が有効に位置決めされ、さらに、積層方向に負極電極を挟むように配置された一対の第１樹脂部同士及び一対の第２樹脂部同士が溶着されるため、正極電極と負極電極とが積層方向と直交する方向に互いにずれるのが抑制される。

【0046】

［態様２］
前記第１溶着工程では、前記第１樹脂部が前記負極電極に接触するように前記一対の第１樹脂部同士が溶着され、
前記第２溶着工程では、前記第２樹脂部が前記負極電極に接触するように前記一対の第２樹脂部同士が溶着される、態様１に記載の電極体の製造方法。

【0047】

この態様では、正極電極と負極電極とが積層方向と直交する方向に互いにずれるのがより確実に抑制される。

【0048】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0049】

１ 蓄電セル、１１ 第１樹脂部、１２ 第２樹脂部、１００ 電極体、１１０ 正極電極、１１１ 正極ユニット、１１２ 正極集電箔、１１２ｐ 正極タブ、１１４ 正極活物質層、１２０ 負極電極、１２２ 負極集電箔、１２２ｎ 負極タブ、１３０ セパレータ、１３１ 袋セパレータ、１３２ 開口、２００ セルケース、２１０ ケース本体、２２０ 蓋、３００ 外部端子、４００ 連結部材、４１０ 集電タブ、４２０ サブタブ、４３０ 連結ピン、５００ 絶縁部材、５１０ 上絶縁部、５２０ 下絶縁部、５３０ インシュレータ、５４０ 絶縁板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】