电池的制作方法

1.本公开涉及电池。


背景技术：

2.已知有沿厚度方向层叠多个具有正极层、隔层以及负极层的发电单元的电池。例如，在日本特开2020-170667中公开了一种层叠型电池的制造方法，所述制造方法包括：第1准备工序，准备第1电极板；第2准备工序，准备第2电极板；以及层叠工序，以在第1电极板与第2电极板之间介有绝缘体，同时第1电极活性物质层与第2电极活性物质层相对的方式在层叠方向上层叠第1电极板和第2电极板，来形成电极层叠体。在日本特开2020-170667中，为了抑制第1电极板与第2电极板的位置偏移，在第1电极板设置第1熔敷材料层。


技术实现要素：

3.如日本特开2020-170667所公开的那样，通过设置第1熔敷材料层，能够抑制电极体的位置偏移，但另一方面，有时电池的能量密度(单位体积的能量密度)会降低。
4.本公开是鉴于上述实际情况而做出的，其主要目的在于提供一种能够在抑制能量密度的降低的同时抑制电极体的位置偏移的电池。
5.在本公开中，提供一种电池，所述电池具备具有正极层、隔层以及负极层的发电单元，在沿厚度方向俯视时，上述正极层和上述负极层中的一方的面积比另一方的面积大，上述发电单元具有上述正极层与上述负极层不相对的非相对区域，在上述非相对区域配置有作为孔或缺口的第1贯通部，上述电池具备至少包括一对上述发电单元的层叠电极体，上述一对上述发电单元隔着具有与上述第1贯通部对应的第2贯通部的第1集电体而沿上述厚度方向层叠，在上述一对上述发电单元中，相对的两个上述隔层由位于上述第1贯通部和上述第2贯通部的第1固定部固定。
6.根据本公开，由位于配置在非相对区域的第1贯通部的第1固定部将相对的两个隔层固定，所以能够在抑制能量密度的降低的同时抑制电极体的位置偏移。
7.在上述公开中，上述第1固定部可以包括与上述相对的两个所述隔层不同的构件。
8.在上述公开中，上述第1固定部可以包括上述相对的两个所述隔层中的至少一方的一部分。
9.在上述公开中，上述第1固定部可以具有供电解液通过的空隙。
10.在上述公开中，上述第1固定部可以不具有供电解液通过的空隙。
11.在上述公开中，上述一对上述发电单元可以并联连接。
12.在上述公开中，可以是，上述层叠电极体具有作为上述并联连接的上述一对上述发电单元的发电构造体，一对上述发电构造体隔着第2集电体而沿上述厚度方向层叠，在上述一对上述发电构造体中，相对的两个上述隔层由第2固定部固定。
13.在上述公开中，上述一对上述发电单元可以串联连接。
14.在上述公开中，可以是，上述电池具备将上述层叠电极体密封的层压型的外装体，
上述层叠电极体在上述外装体侧的表面具有外侧隔层，上述外侧隔层与上述发电单元中的上述隔层通过第3固定部固定。
15.本公开中的电池起到能够在抑制能量密度的降低的同时抑制电极体的位置偏移的效果。
附图说明
16.以下将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中同样的附图标记表示同样的要素，并且其中：
17.图1是例示出本公开中的发电单元的概略俯视图和概略剖视图。
18.图2是例示出本公开中的一对发电单元的概略剖视图。
19.图3是例示出本公开中的一对发电单元的概略剖视图。
20.图4是例示出本公开中的发电单元的概略剖视图。
21.图5是例示出本公开中的发电单元的概略俯视图。
22.图6是例示出本公开中的一对发电单元的概略剖视图。
23.图7是例示出本公开中的层叠电极体的概略剖视图。
24.图8是例示出本公开中的层叠电极体的概略剖视图。
25.图9是例示出本公开中的电池的概略剖视图。
26.图10是例示出本公开中的层叠电极体的制造方法的概略剖视图。
27.图11是例示出本公开中的层叠电极体的制造方法的概略剖视图。
具体实施方式
28.以下，使用附图对本公开中的电池详细地进行说明。以下所示的各图是示意性地示出的图，为了易于理解，各部的大小、形状适当地进行了夸张。另外，在各图中，适当地省略了表示构件的剖面的阴影。
29.图1a是例示出本公开中的发电单元的概略俯视图，图1b是图1a的ib-ib剖视图。此外，在图1a中，为了方便，省略了隔层的记载。如图1b所示，发电单元10沿厚度方向d
t
依次具有正极层1、隔层3、以及负极层2。另外，负极层2的面积比正极层1的面积大。通过使负极层2的面积相对地大于正极层1的面积，可抑制枝晶的析出。另外，如图1b所示，将正极层1与负极层2相对的区域设为相对区域p，将正极层1与负极层2不相对的区域设为非相对区域q。如图1a、b所示，在非相对区域q配置有作为孔的第1贯通部7。
30.另外，图1c是例示出本公开中的发电单元的概略俯视图，图1d是图1c的id-id剖视图。此外，在图1c中，为了方便，省略了隔层的记载。如图1c、d所示，也可以在非相对区域q配置作为缺口的第1贯通部7。
31.本公开中的电池至少具备一对发电单元。图2是例示出本公开中的一对发电单元的概略剖视图。如图2所示，一对发电单元(发电单元10a和发电单元10b)隔着第1集电体x而沿厚度方向d
t
层叠。在图2中，发电单元10a中的负极层2与发电单元10b中的负极层2经由作为第1集电体x的负极集电体5电连接。即，发电单元10a与发电单元10b并联连接。另外，第1集电体x在与发电单元10a中的第1贯通部7a和发电单元10b中的第1贯通部7b对应的位置具有第2贯通部8。发电单元10a中的隔层3与发电单元10b中的隔层3隔着第1贯通部7a、第2贯
通部8以及第1贯通部7b而相对。在第1贯通部7a、第2贯通部8以及第1贯通部7b配置有第1固定部11，相对的两个隔层3由第1固定部11固定。
32.图3是例示出本公开中的一对发电单元的概略剖视图。如图3所示，一对发电单元(发电单元10a和发电单元10b)隔着第1集电体x而沿厚度方向d
t
层叠。在图3中，发电单元10a中的负极层2与发电单元10b中的正极层1经由作为第1集电体x的双极集电体6电连接。即，发电单元10a与发电单元10b串联连接。另外，第1集电体x在与发电单元10a中的第1贯通部7对应的位置具有第2贯通部8。发电单元10a中的隔层3与发电单元10b中的隔层3隔着第1贯通部7和第2贯通部8而相对。在第1贯通部7和第2贯通部8配置有第1固定部11，相对的两个隔层3由第1固定部11固定。
33.根据本公开，由位于配置在非相对区域的第1贯通部的第1固定部将相对的两个隔层固定，所以能够在抑制能量密度的降低的同时抑制电极体的位置偏移。如上所述那样通过设置熔敷材料层，能够抑制电极体的位置偏移，但另一方面，有时电池的能量密度(单位体积的能量密度)会降低。针对这一点，在本公开中，在配置于非相对区域的第1贯通部设置第1固定部。因此，能够抑制电池的能量密度的降低。而且，由于使用第1固定部来固定相对的两个隔层，所以能够抑制发生电极体的位置偏移。
34.1.发电单元
35.本公开中的发电单元具有正极层、隔层以及负极层。另外，正极层和负极层中的一方的面积比另一方的面积大。即，正极层的面积可以比负极层的面积大，也可以比负极层的面积小。从抑制枝晶的析出的观点出发，优选负极层的面积比正极层的面积大。另外，在正极层和负极层中，将大的层的面积设为s1，将小的层的面积设为s2。s1相对于s2的比例(s1/s2)例如为1.03以上，也可以为1.05以上。另一方面，s1/s2的上限没有特别限定，但若s1/s2的值大，则有时电池的能量密度会降低。此外，正极层或负极层的面积是指由正极层或负极层的外缘确定的图形的面积。
36.正极层、隔层以及负极层的俯视形状没有特别限定，但可分别举出例如正方形、长方形等矩形、正圆、椭圆等圆形。
37.发电单元具有正极层与负极层不相对的非相对区域。如上所述，正极层和负极层的面积不同，所以在沿着厚度方向俯视的情况下，产生正极层与负极层不相对(重叠)的非相对区域。在非相对区域配置有作为孔或缺口的第1贯通部。例如，如图4a、c所示，在将第1贯通部7的宽度设为w的情况下，w例如为0.5mm以上且3mm以下，也可以为1mm以上且2mm以下。另外，在第1贯通部为孔的情况下，其俯视形状没有特别限定，但可举出例如正方形、长方形等矩形、正圆、椭圆等圆形。
38.如图4a所示，在第1贯通部7为孔的情况下，第1贯通部7具有位于内侧(靠近负极层2的重心的一侧)的端部t1、和位于外侧(远离负极层2的重心的一侧)的端部t2。可以如图4a所示那样，在沿厚度方向俯视时，第1贯通部7的端部t1存在于比正极层1的端部t3靠外侧处。另一方面，也可以如图4b所示那样，在沿厚度方向俯视时，第1贯通部7的端部t1与正极层1的端部t3重叠。另外，虽然没有特别图示，但也可以是，在沿厚度方向俯视时，第1贯通部的端部存在于比正极层的端部靠内侧处。本公开中的端部t3是面积相对小的电极层的端部。在图4a、b中，正极层1的面积比负极层2的面积小，所以端部t3相当于正极层1的端部。另一方面，在正极层的面积比负极层的面积大的情况下，端部t3相当于负极层的端部。
39.另外，如图4c所示，在第1贯通部7为缺口的情况下，第1贯通部7具有端部t1，不具有图4a、b的端部t2。在第1贯通部7为缺口的情况下，即使在非相对区域的面积小的情况下，也具有容易配置第1贯通部7的优点。另外，图4c的端部t1在沿厚度方向俯视时存在于比正极层1的端部t3靠外侧处，但端部t1在沿厚度方向俯视时可以与正极层1的端部t3重叠，也可以存在于比正极层1的端部t3靠内侧处。
40.另外，如图1a～d所示，发电单元10也可以具有多个第1贯通部7。在图1a～d中，一对第1贯通部7以隔着相对区域p相对的方式配置。另一方面，图5a～图5c是例示出本公开中的发电单元的概略俯视图，为了方便，省略了隔层的记载。如图5a所示，发电单元10也可以仅具有一个第1贯通部7。在该情况下，第1贯通部7优选为孔。这是因为，与缺口相比，能够各向同性地抑制位置偏移。另一方面，在第1贯通部为缺口的情况下，如图1c所示那样，优选一对第1贯通部7以隔着相对区域p相对的方式配置。通过以相对的方式配置，能够提高针对位置偏移的各向同性。另外，也可以如图5b所示那样，第1贯通部7配置在负极层2(面积相对较大的层)的角，也可以如图5c所示那样，第1贯通部7配置在负极层2(面积相对较大的层)的角和边。
41.本公开中的发电单元具有正极层、隔层以及负极层。正极层至少含有正极活性物质。作为正极活性物质，例如可举出氧化物活性物质。作为氧化物活性物质，例如可举出lini
1/3
co
1/3
mn
1/3
o2等岩盐层状型活性物质、limn2o4等尖晶石型活性物质、lifepo4等橄榄石型活性物质。正极活性物质的形状例如为颗粒状。负极层至少含有负极活性物质。作为负极活性物质，例如可举出li、si等金属活性物质、石墨等碳活性物质、li4ti5o
12
等氧化物活性物质。负极活性物质的形状例如为颗粒状、箔状。
42.隔层通常具有供电解液通过的空隙。作为隔层的材料，例如可举出树脂、玻璃、陶瓷。作为上述树脂，例如可举出聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)等烯烃类树脂、聚偏氟乙烯等氟类树脂、纤维素类、聚酰胺类树脂、聚酰亚胺类树脂。作为隔层，例如可举出含有上述树脂的多孔膜、陶瓷的多孔膜、含有上述树脂的无纺布、玻璃纤维无纺布。电解液通常含有支撑盐和溶剂。作为支撑盐，例如可举出lipf6、libf4等无机盐、licf3so3、lin(cf3so2)2、lin(c2f5so2)2等有机盐。作为溶剂，例如可举出碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)等环状碳酸酯、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)等链状碳酸酯。
43.2.层叠电极体
44.本公开中的层叠电极体至少包括一对发电单元。如图2所示，一对发电单元(发电单元10a和发电单元10b)隔着第1集电体x而沿厚度方向d
t
层叠。另外，第1集电体x在与发电单元10a中的第1贯通部7a和发电单元10b中的第1贯通部7b对应的位置具有第2贯通部8。在沿厚度方向d
t
俯视时，第2贯通部8与第1贯通部7a至少一部分重叠。同样地，在沿厚度方向d
t
俯视时，第2贯通部8与第1贯通部7b至少一部分重叠。像这样，在沿厚度方向俯视时，通常第1贯通部与第2贯通部至少一部分重叠。
45.另外，发电单元10a中的隔层3与发电单元10b中的隔层3隔着第1贯通部7a、第2贯通部8以及第1贯通部7b而相对。在第1贯通部7a、第2贯通部8以及第1贯通部7b配置有第1固定部11，相对的两个隔层3由第1固定部11固定。
46.作为第1固定部的材料，例如可举出树脂。作为上述树脂，例如可举出热塑性树脂、热固性树脂、以及紫外线固化树脂。作为上述树脂的具体例，可举出聚乙烯(pe)、聚丙烯
(pp)等烯烃类树脂、聚偏氟乙烯等氟类树脂、纤维素类、聚酰胺类树脂、聚酰亚胺类树脂。特别是，在本公开中，隔层和第1固定部优选含有烯烃树脂。这是因为隔层被第1固定部牢固地固定。
47.第1固定部也可以包括与相对的两个隔层不同的构件。例如在图2中，第1固定部11由与相对的两个隔层3不同的构件构成。另一方面，第1固定部也可以包括相对的两个隔层中的至少一方的一部分。例如在图6a中，相对的两个隔层3中的一方具有突起部3a，该突起部3a插入到负极层2中的第1贯通部和负极集电体5中的第2贯通部。即，第1固定部11由隔层3的突起部3a构成。另一方面，在图6b中，相对的两个隔层3双方均具有突起部3a，这些突起部3a分别插入到负极层2中的第1贯通部和负极集电体5中的第2贯通部。在该情况下，也与图6a同样地，第1固定部11由隔层3的突起部3a构成。另外，虽然没有特别图示，但即使在相对的两个隔层不具有突起部的情况下(例如，即使在如图2所示那样，相对的两个隔层3具有平坦形状的情况下)，也可以通过使相对的两个隔层以在厚度方向上变形的状态直接接合而彼此固定。在该情况下，也可以说是第1固定部包括相对的两个隔层中的至少一方的一部分的形态。
48.第1固定部也可以具有供电解液通过的空隙。层叠电极体具有层叠了多个发电单元的构造，所以电解液随时间经过容易积存于层叠电极体的底部。针对这一点，通过使第1固定部具有空隙，能够通过毛细管现象使积存于底部的电解液向层叠电极体整体扩散。另一方面，第1固定部也可以不具有供电解液通过的空隙。例如，在有效地抑制电极体的位置偏移的情况下，优选使用不具有空隙的第1固定部将相对的隔层牢固地固定。
49.如图7所示，层叠电极体15也可以具有多个作为并联连接的一对发电单元的发电构造体。具体而言，图7中的层叠电极体15具有作为并联连接的一对发电单元(发电单元10a和发电单元10b)的发电构造体10α、和作为并联连接的一对发电单元(发电单元c和发电单元d)的发电构造体10β。
50.而且，一对发电构造体(发电构造体10α和发电构造体10β)隔着第2集电体y而沿厚度方向d
t
层叠。在图7中，发电构造体10α的发电单元10b中的正极层1与发电构造体10β的发电单元10c中的正极层1经由作为第2集电体y的正极集电体4电连接。另外，在一对发电构造体(发电构造体10α和发电构造体10β)中，发电构造体10α的发电单元10b中的隔层3与发电构造体10β的发电单元10c中的隔层3相对。相对的两个隔层3由第2固定部12固定。结果，层叠电极体15中的所有隔层3通过第1固定部11和第2固定部12而彼此固定。关于第2固定部12的详情，与上述的第1固定部11同样。与第1固定部11不同，第2固定部12通常不位于第1贯通部和第2贯通部。第2固定部12和第1固定部11也可以配置成在沿厚度方向俯视时至少一部分重叠。
51.如图8所示，层叠电极体15也可以具有串联连接的多个发电单元。具体而言，在图8中的层叠电极体15中，发电单元10a、发电单元10b、发电单元10c以及发电单元10d沿厚度方向d
t
层叠，发电单元10a～10d串联连接。在相邻的发电单元中，相对的两个隔层3由第1固定部11固定。结果，层叠电极体15中的所有隔层3通过第1固定部11而彼此固定。
52.如图9所示，电池100也可以具备将层叠电极体15密封的层压型的外装体20。在图9中，层叠电极体15在外装体侧20的表面具有外侧隔层31。外侧隔层31与发电单元10中的隔层3也可以由第3固定部13固定。通过设置第3固定部13，能够有效地抑制电极体的位置偏
移。关于第3固定部13的详情，与上述的第1固定部11同样。第3固定部13可以如图9所示那样不位于第1贯通部和第2贯通部，也可以如图8所示那样位于第1贯通部(发电单元10d中的贯通部)和电极集电体(负极集电体5)的贯通部。
53.另外，如图9所示，第3固定部13和第1固定部11也可以配置成，在沿厚度方向俯视时至少一部分重叠。另外，外装体20与外侧隔层31也可以在沿厚度方向俯视时至少与第3固定部13重叠的位置彼此熔接。另外，外装体20与外侧隔层31也可以在外侧隔层31的整个面上彼此熔接。
54.本公开中的层叠电极体的形成方法没有特别限定。图10a～图10e是例示出本公开中的层叠电极体的制造方法的概略剖视图。具体而言，是例示出具有如图2所示那样并联连接的一对发电单元(发电单元10a和发电单元10b)的层叠电极体的制造方法的概略剖视图。
55.首先，如图10a所示那样，准备在负极集电体5的两面形成有负极层2的负极。接着，如图10b所示那样，对负极进行冲孔加工或激光加工，形成第1贯通部7a、第2贯通部8以及第1贯通部7b。接着，如图10c所示那样，在第1贯通部7a、第2贯通部8以及第1贯通部7b配置第1固定部11。接着，如图10d所示那样，在两个负极层2的表面上分别配置隔层3。此时，以在沿厚度方向俯视时覆盖第1固定部11的方式配置两个隔层3。接着，在两个隔层3的表面上分别配置正极(正极层1和正极集电体4)。在此，在图10d中，在配置了两个隔层3之后的任意的时刻，将两个隔层3与第1固定部11接合。由此，获得层叠电极体15。作为将两个隔层3与第1固定部11接合的方法，例如可举出热封。
56.另外，图11a～图11e是例示出本公开中的层叠电极体的制造方法的概略剖视图。具体而言，是例示出具有如图3所示那样串联连接的一对发电单元(发电单元10a和发电单元10b)的层叠电极体的制造方法的概略剖视图。
57.首先，如图11a所示那样，准备具有双极集电体6、形成于双极集电体6的一方的表面侧的正极层1、以及形成于双极集电体6的另一方的表面侧的负极层2的双极电极。接着，如图11b所示那样，对双极电极进行冲孔加工或激光加工，形成第1贯通部7和第2贯通部8。接着，如图11c所示那样，在第1贯通部7和第2贯通部8配置第1固定部11。接着，如图11d所示那样，在正极层1和负极层2的表面上分别配置隔层3。此时，以在沿厚度方向俯视时覆盖第1固定部11的方式配置两个隔层3。接着，在负极层2侧的隔层3的表面上配置正极(正极层1和正极集电体4)，在正极层1侧的隔层3的表面上配置负极(负极层2和负极集电体5)。在此，在图11d中，在配置了两个隔层3之后的任意的时刻，将两个隔层3与第1固定部11接合。由此，获得层叠电极体15。
58.3.电池
59.本公开中的电池的种类没有特别限定，但典型地是锂离子二次电池。而且，本公开中的电池的用途没有特别限定，但例如可举出混合动力汽车(hev)、电动汽车(bev)、汽油汽车、柴油汽车等车辆的电源。尤其优选用于混合动力汽车或电动汽车的驱动用电源。另外，本公开中的电池既可以用作车辆以外的移动体(例如，铁路、船舶、飞机)的电源，也可以用作信息处理装置等电气产品的电源。
60.本公开不限定于上述实施方式。上述实施方式为例示，具有与本公开中的权利要求所记载的技术思想实质上相同的构成并起到同样的作用效果的实施方式均包含在本公开中的技术范围内。