KR-102961343-B1 - 전극의 제조 방법

Abstract

전극 (11) 의 제조 방법은, 집전체 (12) 의 미도공부에 시일 부재 (140) 를 배치하는 배치 스텝과, 지그 (60) 를 사용하여 시일 부재를 미도공부에 가압한 상태에서 가열하는 가압 가열을 실시함으로써 시일 부재를 집전체에 용착시키는 용착 스텝을 포함한다. 지그는, 시일 부재를 가열하도록 구성되는 변형 가능한 히터부 (61) 와, 히터부를 시일 부재에 가압하도록 구성되는 가압부 (64) 를 구비한다. 배치 스텝은, 시일 부재가 배치되지 않는 노출부가 미도공부에 형성되도록, 미도공부에 시일 부재를 배치하는 것을 포함한다. 용착 스텝은, 가압부의 압축 변형에 추종하도록 히터부를 변형시키면서, 시일 부재와 노출부에 대하여 히터부를 가압한 상태에서 가열하는 것을 포함한다.

Inventors

• 나카무라 도모히로
• 가미야 료타
• 사카모토 šœ야
• 히로세 다카유키

Assignees

• 가부시키가이샤 도요다 지도숏키

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20230413

Priority Date

20220422

Claims (4)

1. 전극의 제조 방법으로서, 상기 전극은, 제 1 면 및 상기 제 1 면과 반대측의 제 2 면을 갖는 집전체와, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면에 형성되는 활물질층과, 상기 집전체에 용착되는 시일 부재를 갖고, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면의 각각은, 상기 활물질층이 형성되는 부분과, 상기 활물질층이 형성되지 않는 부분인 미도공부를 갖고, 상기 제조 방법은, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면 중 적어도 일방의 상기 미도공부에 상기 시일 부재를 배치하는 배치 스텝과, 지그를 사용하여 상기 시일 부재를 상기 미도공부에 가압한 상태에서 가열하는 가압 가열을 실시함으로써 상기 시일 부재를 상기 집전체에 용착시키는 용착 스텝을 포함하고, 상기 지그는, 상기 시일 부재를 가열하도록 구성되는 변형 가능한 히터부와, 상기 히터부를 상기 시일 부재에 가압하도록 구성되는 가압부를 구비하고, 상기 가압부가 상기 시일 부재를 가압하는 방향이 가압 방향이고, 상기 가압부는, 상기 가압 방향에 있어서 상기 히터부 및 상기 시일 부재와 나열되어 위치함과 함께, 상기 히터부를 가압하는 것에 수반하여 상기 가압 방향으로 압축 변형되도록 구성되고, 상기 배치 스텝은, 상기 시일 부재가 배치되지 않는 부분으로서 상기 활물질층과 상기 시일 부재 사이에 위치하는 노출부가 상기 미도공부에 형성되도록, 상기 미도공부에 상기 시일 부재를 배치하는 것을 포함하고, 상기 용착 스텝은, 상기 가압부의 압축 변형에 추종하도록 상기 히터부를 변형시키면서, 상기 미도공부에 배치된 상기 시일 부재와, 상기 노출부에 대하여 상기 히터부를 가압한 상태에서 가열하는 것을 포함하는, 전극의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지그는, 상기 가압 방향에 있어서의 상기 집전체의 양측에 위치하는 1 쌍의 지그이고, 상기 1 쌍의 지그의 각각은, 상기 히터부 및 상기 가압부를 구비하고, 상기 배치 스텝은, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면의 상기 미도공부에 상기 시일 부재를 배치하는 것을 포함하고, 상기 용착 스텝은, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면의 상기 미도공부에 배치된 상기 시일 부재와, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면의 상기 노출부에 대하여 상기 1 쌍의 지그를 사용하여 상기 가압 가열을 실시하는 것을 포함하는, 전극의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시일 부재는, 상기 미도공부 상에 배치되는 본체부와, 상기 본체부로부터 연장됨과 함께 상기 집전체의 외측 가장자리로부터 돌출되는 돌출부를 구비하고, 상기 용착 스텝은, 상기 돌출부의 적어도 일부를 제외하고, 상기 시일 부재에 상기 히터부를 가압한 상태에서 가열하는 것을 포함하는, 전극의 제조 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 용착 스텝은, 상기 히터부에 의한 상기 노출부의 가압 가열과, 상기 히터부에 의한 상기 시일 부재의 가압 가열을 동일한 타이밍에서 개시함과 함께, 상기 히터부에 의한 상기 노출부의 가압 가열과, 상기 히터부에 의한 상기 시일 부재의 가압 가열을 동일한 타이밍에서 종료하는 것을 포함하는, 전극의 제조 방법.

Description

전극의 제조 방법 본 개시는, 전극의 제조 방법에 관한 것이다. 복수의 전극을 적층시킨 축전 장치에 있어서 집전체끼리의 사이를 절연시킬 목적 등에서, 전극을 제조할 때에 집전체에 대하여 시일 부재의 용착을 실시하는 경우가 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 전극의 제조 방법에 있어서는, 집전체 상에 배치된 시일 부재에 히터를 가압한 상태에서 가열하는 가압 가열을 실시함으로써, 시일 부재를 집전체에 용착시키고 있다. 도 1 은, 일 실시형태의 축전 장치의 단면도이다. 도 2 는, 도 1 의 축전 장치의 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 3 은, 일 실시형태의 전극의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1 의 축전 장치를 구성하는 전극의 집전체에 시일 부재를 배치한 상태를 나타내는 상면도이다. 도 4 는, 일 실시형태의 전극의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3 의 시일 부재가 배치된 집전체에 가압 가열을 실시하기 전의 상태를 나타내는 단면도이다. 도 5 는, 일 실시형태의 전극의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3 의 시일 부재가 배치된 집전체에 가압 가열을 실시하고 있는 상태를 나타내는 단면도이다. 도 6 은, 일 실시형태의 전극의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 가압 가열을 실시함으로써 도 3 의 시일 부재가 일체화된 상태의 전극을 나타내는 단면도이다. 도 7 은, 일 실시형태의 축전 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 6 의 전극, 세퍼레이터, 및 스페이서를 적층한 상태의 적층체를 나타내는 단면도이다. 도 8 은, 변형예의 전극의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3 의 시일 부재가 배치된 집전체에 가압 가열을 실시하기 전의 상태를 나타내는 단면도이다. 이하, 전극의 제조 방법을 구체화한 일 실시형태에 대해 도 1 ∼ 도 7 을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서는 설명의 형편상, 전극의 제조 방법에 앞서 축전 장치 및 전극에 대해 먼저 기재한다. ＜축전 장치＞ 도 1 에 나타내는 바와 같이, 축전 장치 (10) 는, 적층체 (10a) 와, 봉지체 (15) 를 구비한다. 적층체 (10a) 는, 정극 종단 전극 (36) 과 부극 종단 전극 (37) 사이에, 복수의 전극 (11) 을 적층함으로써 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 축전 장치 (10) 는, 리튬 이온 이차 전지이다. 이하에서는, 복수의 전극 (11) 이 적층된 방향을 간단히 적층 방향 (X) 이라고 한다. ＜전극＞ 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 전극 (11) 의 각각은, 집전체 (12) 와, 활물질층인 정극 활물질층 (23) 과, 활물질층인 부극 활물질층 (33) 을 구비한다. 집전체 (12) 는 시트상이다. 집전체 (12) 의 양면에 활물질층이 형성되어 있다. 집전체 (12) 는, 적층 방향 (X) 에 있어서 서로 역방향의 제 1 면 (12a) 과, 제 2 면 (12b) 을 갖고 있다. 집전체 (12) 의 제 1 면 (12a) 에는 정극 활물질층 (23) 이 형성됨과 함께, 제 2 면 (12b) 에는 부극 활물질층 (33) 이 형성되어 있다. 복수의 전극 (11) 의 각각은, 이러한 집전체 (12) 로 구성되는 바이폴라 전극이다. 적층체 (10a) 에 있어서, 복수의 전극 (11) 은, 적층 방향 (X) 에 있어서 서로 이웃하는 2 개의 전극 (11) 중 일방의 전극 (11) 의 집전체 (12) 의 제 1 면 (12a) 이 타방의 전극 (11) 의 집전체 (12) 의 제 2 면 (12b) 과 대향하도록 적층되어 있다. 적층 방향 (X) 에서 본 평면에서 봤을 때 (이하, 간단히 평면에서 봤을 때라고 한다) 에 있어서, 정극 활물질층 (23) 은, 집전체 (12) 의 제 1 면 (12a) 의 중앙부에 형성되어 있다. 평면에서 봤을 때에 있어서의 집전체 (12) 의 제 1 면 (12a) 의 둘레 가장자리부는, 정극 활물질층 (23) 이 형성되어 있지 않은 미도공부인 정극 미도공부 (12c) 가 되고 있다. 정극 미도공부 (12c) 는, 평면에서 봤을 때에 있어서 정극 활물질층 (23) 의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 평면에서 봤을 때에 있어서, 부극 활물질층 (33) 은, 집전체 (12) 의 제 2 면 (12b) 의 중앙부에 형성되어 있다. 평면에서 봤을 때에 있어서의 집전체 (12) 의 제 2 면 (12b) 의 둘레 가장자리부는, 부극 활물질층 (33) 이 형성되어 있지 않은 미도공부인 부극 미도공부 (12d) 가 되고 있다. 부극 미도공부 (12d) 는, 평면에서 봤을 때에 있어서 부극 활물질층 (33) 의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 정극 활물질층 (23) 및 부극 활물질층 (33) 은 적층 방향 (X) 에 있어서 서로 대향하도록 배치되어 있다. 부극 활물질층 (33) 은, 예를 들어, 정극 활물질층 (23) 보다 한층 크게 형성되어 있다. 평면에서 봤을 때에 있어서, 정극 활물질층 (23) 이 형성된 영역의 전체가 부극 활물질층 (33) 이 형성된 영역 내에 위치하고 있다. ＜집전체의 상세＞ 본 실시형태에 있어서는, 집전체 (12) 는, 시트상의 정극 집전체 (22) 와 시트상의 부극 집전체 (32) 를 일체화시킴으로써 구성되어 있다. 집전체 (12) 의 제 1 면 (12a) 은 정극 집전체 (22) 의 일면에 의해 구성되고, 제 2 면 (12b) 은 부극 집전체 (32) 의 일면에 의해 구성된다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 의 일체화는, 제 1 면 (12a) 과는 반대측의 정극 집전체 (22) 의 면이, 제 2 면 (12b) 과는 반대측의 부극 집전체 (32) 의 면과 접착됨으로써 실시되어도 된다. 정극 집전체 (22) 와 부극 집전체 (32) 는, 평면에서 봤을 때의 형상이 동일 형상이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 집전체 (12) 는, 평면에서 봤을 때에 있어서, 4 개의 변 (12f) 을 갖고, 또한 장방형상이다. 집전체 (12) 의 외측 가장자리 (12e) 는, 4 개의 변 (12f) 에 의해 구성된다. 2 개의 변 (12f) 을, 단변 (12g) 이라고도 하고, 단변 (12g) 보다 긴 2 개의 변 (12f) 을 장변 (12h) 이라고도 한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 는, 리튬 이온 이차 전지의 방전 또는 충전 동안, 정극 활물질층 (23) 및 부극 활물질층 (33) 에 전류를 계속해서 흘리기 위한 화학적으로 불활성인 전기 전도체이다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 를 구성하는 재료에는, 예를 들어, 금속 재료, 도전성 수지 재료, 도전성 무기 재료 등을 사용해도 된다. 도전성 수지 재료는, 예를 들어, 도전성 고분자 재료 또는 비도전성 고분자 재료에 필요에 따라 도전성 필러가 첨가된 수지 등이어도 된다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 는, 금속 재료 또는 도전성 수지 재료를 포함하는 1 이상의 층을 포함하는 복수 층을 구비해도 된다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 의 표면은, 공지된 보호층에 의해 피복되어도 된다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 의 표면에는, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 금속 도금을 실시해도 된다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 는, 예를 들어 박, 시트, 필름, 선, 봉, 메시 또는 클래드재 등의 형태를 가져도 된다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 가 금속박인 경우, 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 는, 예를 들어, 알루미늄박, 동박, 니켈박, 티탄박 또는 스테인리스강박 등이어도 된다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 는, 상기 금속의 합금박이어도 된다. 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 가 금속박인 경우, 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 의 두께는, 예를 들어, 1 ∼ 100 ㎛ 이다. 본 실시형태의 정극 집전체 (22) 는 알루미늄박이다. 본 실시형태의 부극 집전체 (32) 는 동박이다. 또한, 적층체 (10a) 의 구조 안정성을 높이기 위해, 예를 들어, 정극 종단 전극 (36) 및 부극 종단 전극 (37) 의 집전체 (12) 나, 바이폴라 전극으로 이루어지는 복수의 전극 (11) 의 몇 개의 집전체 (12) 를 100 ㎛ 이상의 두께로 해도 된다. 또한, 집전체 (12) 는 정극 집전체 (22) 와 부극 집전체 (32) 를 일체화시킨 형태에 한정되지 않고, 금속 재료, 도전성 수지 재료, 도전성 무기 재료 등으로 구성된 1 장의 시트상 집전체여도 된다. 또, 집전체 (12) 는, 당해 1 장의 시트상 집전체의 일방의 표면에 도금 처리 등에 의해 피복층이 형성된 것이어도 된다. 이들 경우에는, 1 장의 집전체 (12) 가 정극 집전체 (22) 및 부극 집전체 (32) 로서 기능한다. ＜정극 활물질층 및 부극 활물질층의 상세＞ 정극 활물질층 (23) 은, 리튬 이온을 전하 담체로서 흡장 및 방출 가능한 정극 활물질을 포함한다. 정극 활물질은, 예를 들어, 올리빈형 인산철리튬 (LiFePO4) 등의 폴리아니온계 화합물, 층상 암염 구조를 갖는 리튬 복합 금속 산화물, 스피넬 구조의 금속 산화물이어도 된다. 정극 활물질은, 리튬 이온 이차 전지 등의 축전 장치 (10) 의 정극 활물질로서 사용 가능한 것을 채용한다. 부극 활물질층 (33) 은, 리튬 이온 등의 전하 담체를 흡장 및 방출 가능한 부극 활물질을 포함한다. 부극 활물질은, 리튬 이온 등의 전하 담체를 흡장 및 방출 가능한 단체, 합금 또는 화합물이면 특별히 한정은 없이 사용 가능하다. 예를 들어, 부극 활물질은, Li, 또는, 탄소, 금속 화합물, 리튬과 합금화 가능한 원소 혹은 그 화합물 등이어도 된다. 탄소는, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 하드 카본 (난 (難) 흑연화성 탄소), 또