層疊型電池及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種層疊型電池，其是兩種電極（1、2）隔著分隔件（3）交替層疊而成的結(jié)構(gòu)，其中，分隔件（3）包括：接合部分（7），該接合部分（7）是使分隔件（3）彼此在一方的電極（1）的側(cè)方相互局部接合而成的；非接合部分（8），該非接合部分（8）至少從與另一方的電極（2）的端面相接觸的位置開始彎曲并延伸至另一方的電極（2）的側(cè)方。
【專利說明】層疊型電池及其制造方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兩種電極(正極與負極)隔著分隔件交替層疊而成的結(jié)構(gòu)的層疊型電池及其制造方法。
【背景技術】
[0002]兩種電極(正極與負極)隔著分隔件交替層疊而成的結(jié)構(gòu)的層疊型電池若產(chǎn)生各個電極的位置偏移，則作為電池的特性會降低。因此，通過預先將分隔件構(gòu)成為一端開口的袋狀，向該袋狀的分隔件的內(nèi)部插入一方的電極(正極)，從而能夠抑制該電極的位置偏移。但是，在該結(jié)構(gòu)中，另一方的電極(負極)配置在袋狀的分隔件的外側(cè)，存在產(chǎn)生位置偏移的可能性。
[0003]針對于此，在專利文獻I所記載的層疊型電池的一例中，通過將一個長尺寸的分隔件形成為蜿蜒狀，從而使其處于形成有許多向一個方向開口的部分和向另一個方向開口的部分的狀態(tài)。而且，在向一個方向開口的部分插入一方的電極，在向另一個方向開口的部分插入另一方的電極。據(jù)此，各個電極的端面分別抵接于蜿蜒狀的分隔件的折痕(日語:折”目)處，電極在其插入方向上被定位。
[0004]另外，在 專利文獻I所記載的層疊型電池的另一個例子中，準備多個進行了對折并在其間插入了一方的電極的分隔件，在隔著另一方的電極相互層疊了這些分隔件之后，使多個分隔件彼此熔接，另一方的電極也被夾入分隔件而定位。
[0005]專利文獻1:日本特開2009 - 218105號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

_6] 發(fā)明要解決的問題
[0007]要限制兩個電極的位置的以往的方法是在任意一方的電極或兩方的電極中僅在多個邊中的一個邊上設置了限制部件，或者是工序復雜。例如，在利用分隔件的折痕限制兩電極的移動的方法中，存在以下的問題，即，僅利用分隔件的折痕無法限制電極向與折痕相反的方向的移動。另外，在電極的側(cè)方使各個分隔件的外周部相互熔接的方法中，若要限制兩個電極的位置，則即使與分隔件的折痕一起使用，也如專利文獻I所例示的那樣，制造工序明顯變復雜，制造時間變長。
[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易地防止或抑制電極的位置偏移、特別是兩種電極雙方的位置偏移的層疊型電池及其制造方法。
_9] 用于解決問題的方案
[0010]本發(fā)明的技術方案為一種層疊型電池，其是兩種電極隔著分隔件交替層疊而成的結(jié)構(gòu)，其中，分隔件包括:接合部分，該接合部分是使分隔件彼此在一方的電極的側(cè)方相互局部接合而成的；非接合部分，該非接合部分至少從與另一方的電極的端面相接觸的位置開始彎曲并延伸至另一方的電極的側(cè)方。
[0011]本發(fā)明的另一技術方案為一種層疊型電池的制造方法，該層疊型電池是兩種電極隔著分隔件交替層疊而成的結(jié)構(gòu)，其中，分隔件是熱收縮層與低熱收縮層層疊而成的多層構(gòu)造，以一方的電極被夾在分隔件的低熱收縮層之間、另一方的電極被夾在分隔件的熱收縮層之間的方式層疊電極與分隔件，使分隔件的低熱收縮層彼此在一方的電極的側(cè)方相互局部接合，對分隔件的非接合部分的熱收縮層進行加熱，從而利用熱收縮使其至少從與另一方的電極的端面相接觸的位置彎曲至另一方的電極的側(cè)方。
[0012]發(fā)明的效果
[0013]采用本發(fā)明，能夠容易地防止或抑制電極的位置偏移。另外，在防止或抑制兩種電極雙方的位置偏移時，分隔件彼此之間的接合僅在一方的電極的側(cè)方進行，不在另一方的電極的側(cè)方進行，因此使分隔件彼此接合的次數(shù)較少，工序變?nèi)菀?，并且制造成本被抑制得較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的第I實施方式的層疊型電池的俯視圖。
[0015]圖2是沿著圖1的A — A線的主要部分剖面圖。
[0016]圖3是沿著圖1的B — B線的主要部分剖視圖。
[0017]圖4是沿著圖1的C 一 C線的主要部分剖面圖。
[0018]圖5是沿著圖1的D — D線的主要部分剖面圖。
[0019]圖6是本發(fā)明的第I實施方式的層疊型電池的變形例的剖面圖。
[0020]圖7是本發(fā)明的第2實施方式的層疊型電池的俯視圖。
[0021]圖8是沿著圖7的E — E線的主要部分剖視圖。
[0022]圖9是沿著圖7的F — F線的主要部分剖視圖。
[0023]圖10是沿著圖7的G — G線的主要部分剖面圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0025]在圖1中示出了本發(fā)明的第I實施方式的層疊型電池，圖2是表示層疊型電池的中央部分的A — A線剖面圖，圖3是表示經(jīng)過接合部分與非接合部分的主要部分的B — B線剖視圖，圖4是表示經(jīng)過接合部分的主要部分的C 一 C線剖面圖，圖5是表示經(jīng)過非接合部分的主要部分的D — D線剖面圖。在該層疊型電池中，兩種電極、即正極(一方的電極)I和負極(另一方的電極)2隔著分隔件3交替層疊而形成層疊體，利用層壓膜4 (在圖2?圖
5、圖8?圖10中省略圖示)自該層疊體的表背兩面覆蓋該層疊體。而且，在注入電解液之后密封層壓膜4而完成層疊型電池。另外，與正極I相連接的連接電極5和與負極2相連接的連接電極6經(jīng)過層壓膜4的接合部而暴露于外部。分隔件3例如是由熱收縮層3a和低熱收縮層3b層疊而成的多層構(gòu)造，該熱收縮層3a由作為一般的分隔件的材料的聚烯烴類樹脂(聚丙烯、聚乙烯等)的延伸薄膜構(gòu)成，該低熱收縮層3b由陶瓷等無機材料類多孔質(zhì)層構(gòu)成。而且，以正極I被夾在分隔件3的低熱收縮層3b之間、負極2被夾在分隔件3的熱收縮層3a之間的方式交替改變分隔件3的上下朝向地層疊多張分隔件3。
[0026]在本實施方式中，介于正極I與負極2之間的分隔件3在各個電極1、2的側(cè)方的位置具有接合部分7與非接合部分8。在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，沿著左右的側(cè)面均具有一個接合部分7和位于該接合部分7兩側(cè)的非接合部分8。而且，如圖3、圖4中放大所示，接合部分7是分隔件3的低熱收縮層3b與夾著正極I相對的另一個分隔件3的低熱收縮層3b相互接合的部分。另一方面，如圖3、圖5中放大所示，在非接合部分8，分隔件3的熱收縮層3a因熱收縮而至少從與負極2的端面相接觸的位置彎曲至負極2的側(cè)方。在該結(jié)構(gòu)中，由于負極2配置為被夾在分隔件3的熱收縮層3a之間，因此位于負極2的下層的分隔件3和位于負極2的上層的分隔件3均朝向負極2的側(cè)方彎曲，因此產(chǎn)生了使負極2的端面卡于上下的分隔件3的作用。因而，正極I的移動被分隔件3的位于正極I側(cè)方的接合部分7限制，防止正極I的位置偏移，并且負極2通過卡于分隔件3的位于負極2側(cè)方的非接合部分8 (彎曲后的部分)因而其位置偏移被抑制。進一步詳細地說，防止了正極I與分隔件3之間的位置偏移并且抑制了負極2與分隔件3之間的位置偏移，因此結(jié)果是抑制了正極I與負極2之間的位置偏移。這樣，一個分隔件3能夠同時發(fā)揮抑制與其兩面相鄰的正極I和負極2的位置偏移的效果。
[0027]這樣，采用本實施方式，防止或抑制了正極I和負極2在寬度方向的位置偏移。而且，利用分隔件3彼此之間的熱熔接或超聲波熔接等進行的接合僅在正極I的側(cè)方進行，不在負極2的側(cè)方進行，因此接合部位較少，制造工序變得容易且制造成本被抑制得較低。
[0028]作為能夠應用于本發(fā)明中的分隔件3的熱收縮層3a和低熱收縮層3b的材料，可列舉以下材料。
[0029]作為構(gòu)成熱收縮層3a的材料，例如能夠列舉聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烴。這些材料既可以單獨使用一種，也能夠混合或聚合兩種以上，并進一步層疊使用。為了使熱收縮層3a具有熱收縮性，優(yōu)選的是進行了單軸拉伸或雙軸拉伸。另外，若考慮到對電池特性的影響，則優(yōu)選的是厚度為5 μ m?30 μ m，孔隙率為30%?70%。
[0030]低熱收縮層3b是能夠重疊形成于熱收縮層3a上的材料，只要是熱收縮性比構(gòu)成上述熱收縮層3a的微多孔樹脂膜的熱收縮性小的材料，就不特別限定。另外，若考慮到對電池特性、耐熱性的影響，則優(yōu)選的是厚度為I μ m?20 μ m，孔隙率為30%?70%。
[0031]作為構(gòu)成低熱收縮層3b的材料，例如優(yōu)選使用含有陶瓷的多孔質(zhì)層、耐熱性樹脂的多孔質(zhì)層、由陶瓷和耐熱性樹脂的復合體構(gòu)成的耐熱性多孔質(zhì)層等。
[0032]作為陶瓷，例如能夠列舉氧化鋁(A1203)、二氧化硅(Si02)、氧化鎂(MgO)、二氧化鈦(Ti02)、氧化鋯(ZrO2)等。這些材料既可以單獨使用一種，也能夠混合乃至燒結(jié)兩種以上進行使用。其粉末的粒徑優(yōu)選為0.1 μ m?10 μ m。另外，在形成含有這些材料的耐熱性多孔質(zhì)層時，如果能夠確保耐熱性與多孔性，則例如也可以使用粘合劑。作為這樣的粘合劑，能夠使用例如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、丁苯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素(CMC)等。這些材料既可以單獨使用，也可以混合或聚合使用。另外，優(yōu)選的是，粘合劑量是與一般的粘合劑量相同的程度，具體地說，在耐熱性多孔質(zhì)層中，為0.5質(zhì)量％?15質(zhì)量％，更優(yōu)選為I質(zhì)量％?10質(zhì)量％。例如，通過以下的方式等，能夠形成耐熱性多孔質(zhì)層，即，將使上述陶瓷與上述粘合劑分散于N —甲基一 2 —吡咯烷酮(NMP)等溶劑中而得到的漿料(耐熱性多孔質(zhì)層形成用材料)涂敷于微多孔樹脂膜，并使其干燥。
[0033]作為耐熱性樹脂，能夠列舉出如聚酰亞胺、芳香族聚酰胺(aramid)、聚酰胺酰亞胺、聚醚砜、聚醚酰亞胺、聚苯醚等。調(diào)制出使這些耐熱性樹脂溶解于良溶劑中而得到的溶液，在將該溶液涂敷于微多孔樹脂膜之后，通過使其接觸不良溶劑而析出耐熱性樹脂，進行脫溶劑處理，能夠獲得耐熱性樹脂的多孔質(zhì)層。作為良溶劑，可列舉N—甲基一 2 —吡咯烷酮(NMP)、N, N 一二甲基乙酰胺(DMA)、二甲基亞砜(DMSO)、甲苯、二甲苯等，作為不良溶劑，可列舉水、乙醇、甲醇等。
[0034]另外， 調(diào)制出將陶瓷粉末混合于上述耐熱性樹脂的涂敷用溶液中并使其分散而得到的漿料(耐熱性多孔質(zhì)層形成用材料)，將其涂敷于微多孔樹脂膜，通過進行與上述相同的處理，能夠獲得由陶瓷和耐熱性樹脂的復合體構(gòu)成的多孔質(zhì)層。漿料既可以涂敷于整個面，也可以避開應成為后述的接合部分7的位置及其附近而進行局部涂敷。
[0035]接著，說明本發(fā)明的層疊型電池的制造方法。首先，按照負極2、分隔件3、正極1、分隔件3、負極2…這樣的順序依次層疊正極1、負極2以及分隔件3。此時，以正極I被夾在分隔件3的低熱收縮層3b之間、負極2被夾在分隔件3的熱收縮層3a之間的方式，交替改變分隔件3的上下朝向地層疊多張分隔件3。
[0036]在層疊工序中，在各個正極I的側(cè)方，將位于該正極I的下層的分隔件3和位于該正極I的上層的分隔件3重疊，局部形成接合部分7。在此，作為形成接合部分7的方法，可列舉以下的方法，即，使用熱壓型粘接劑、溶液涂敷型粘接劑、熱固化型粘接劑、紫外線固化型粘接劑等粘接劑來將低熱收縮層3b彼此之間粘接的方法；一邊利用模具進行沖壓一邊施加超聲波，從而一邊去除低熱收縮層3b —邊通過樹脂的熔融一體化使上下的熱收縮層3a彼此接合的方法；或者在預先進行了低熱收縮性層3b的局部去除之后利用超聲波或熱壓來使熱收縮層3a彼此接合的方法。
[0037]之后，對重疊了所有的正極1、負極2以及分隔件3而成的層疊體統(tǒng)一進行加熱。通過該加熱，進行層疊體整體的干燥，并且使分隔件3外周的非接合部分8的熱收縮層3a熱收縮。由于分隔件是熱收縮層3a與低熱收縮層3b層疊而成的結(jié)構(gòu)，因此若被加熱，則僅熱收縮層3a收縮而低熱收縮層3b基本不收縮，因此在熱收縮層3a側(cè)產(chǎn)生成為凹狀的彎曲。由于負極2被夾在分隔件3的熱收縮層3a之間，因此位于負極2的下層的分隔件3和位于負極2的上層的分隔件3均朝向負極2的側(cè)方彎曲。其結(jié)果，產(chǎn)生了使負極2的端面卡于分隔件3的作用。
[0038]使位于正極I的下層的分隔件3和位于正極I的上層的分隔件3重疊并利用熱量或超聲波使其相互熔接而形成接合部分7的時刻并不特別限定。既可以在將分隔件3層疊于正極I上之后形成接合部分7，也可以預先局部熔接一對分隔件3并預先形成接合部分7，之后向該一對分隔件3之間插入正極I。另外，在層疊型電池的長度方向端部(圖1的上端部和下端部)，分隔件3彼此之間既可以相互接合，也可以不接合。在該部分處分隔件3彼此之間相互接合的情況下，既可以作為與上述的位于側(cè)面的接合部分7的形成工序不同的工序來進行該接合，也可以在形成上述的位于側(cè)面的接合部分7的同時進行該接合并形成為袋狀。另外，也可以使長尺寸的多層薄膜彎折并使其折痕位于與側(cè)面正交的面上，通過朝向該折痕處插入電極1、2來形成層疊體。
[0039]另外，作為本發(fā)明的層疊型電池的制造方法的其他例子，也可以是，在依次層疊正極1、負極2以及分隔件3時，在每次將分隔件3層疊于正極I之上時都形成接合部分7，并且在將負極2層疊于分隔件3之上時以及將分隔件3層疊于負極2之上時，每次都對分隔件3進行加熱而使熱收縮層3a熱收縮，使其彎曲至負極2的側(cè)方。根據(jù)該方法，針對非接合部分8的處理，首先，在將負極2層疊于分隔件3之上之后的時刻進行加熱，使分隔件3的非接合部分8朝向負極2的側(cè)方彎曲。接下來，在將分隔件3層疊于該負極2之上之后的時刻再次進行加熱，使分隔件3的非接合部分8朝向負極2的側(cè)方彎曲。此時，由于負極2的端面已經(jīng)被位于下層的分隔件的非接合部分8 (彎曲后的部分)覆蓋，因此如圖6所示，處于利用位于上層的分隔件的非接合部分8 (彎曲后的部分)自位于下層的分隔件3的非接合部分8 (彎曲后的部分)的外側(cè)對負極2進一步進行覆蓋的狀態(tài)。通過如此設置，使防止負極2的位置偏移的可靠性進一步提高。
[0040]在圖7中示出了本發(fā)明的第2實施方式的層疊型電池。本實施方式的層疊型電池的基本結(jié)構(gòu)與第I實施方式相同，但是接合部分7與非接合部分8的配置不同于第I實施方式。
[0041]在本實施方式中，如圖7所示，在接近正極I的位置沿著正極I的側(cè)面跨越全長設有接合部分7，并且其外周側(cè)成為非接合部分8，該非接合部分8彎曲至負極2的側(cè)方。SP，在第I實施方式中，接合部分7與非接合部分(彎曲后的部分)8沿著與正極I的側(cè)面平行的方向混在一起，但是在本實施方式中，圖8所示的接合部分7與圖9所示的非接合部分(彎曲后的部分)8沿著正極I的寬度方向(與側(cè)面正交的方向)混在一起。根據(jù)本實施方式，用于防止正極I的位置偏移的接合部分7和用于防止負極2的位置偏移的非接合部分8都存在于正極I以及負極2的側(cè)面全長上，因此防止位置偏移的可靠性較高。
[0042]另外，分隔件3的低熱收縮層3b也可以在整個面上形成為相同的厚度，但是也可以具有局部未形成有低熱收縮層3b的部分。例如，也可以是，低熱收縮層3b的端緣位于從正極I的端部到接合部分7之間的區(qū)域，其外側(cè)成為未形成低熱收縮層3b的部分。如果分隔件3朝向負極2的側(cè)方彎曲，則低熱收縮層3b的端緣也可以位于負極2的端部的內(nèi)側(cè)。但是，在該情況下，優(yōu)選的是從負極2的端部到低熱收縮層3b的端緣的距離為Imm以下，進一步優(yōu)選為0.5mm以下。
[0043]另外，也可以是如下結(jié)構(gòu)，分隔件3的中央部分是低熱收縮層3b形成于熱收縮層3a的兩面的區(qū)域(雙面區(qū)域)，在分隔件3的中央部分的外側(cè)存在僅在熱收縮層3a的單面形成有低熱收縮層3b的區(qū)域(單面區(qū)域)。在該情況下，雙面區(qū)域呈非彎曲性，單面區(qū)域呈彎曲性，因此正極I與負極2重疊的區(qū)域呈非彎曲性，其外側(cè)呈彎曲性，在良好地保持著正極I與負極2重疊的區(qū)域的密合性的狀態(tài)下，能夠僅在外側(cè)區(qū)域產(chǎn)生用于達到本發(fā)明的目的(抑制正極I與負極2的位置偏移)的分隔件3的彎曲。
[0044]在上述例子中，層疊體內(nèi)的所有的分隔件3成為僅在熱收縮層3a的單面形成有低熱收縮層3b的結(jié)構(gòu)(彎曲性分隔件)，但是也可以是僅由低熱收縮層3b或僅由熱收縮層3a構(gòu)成的分隔件3、低熱收縮層3b形成于熱收縮層3a的兩面的分隔件3、即所謂的非彎曲性的分隔件3混在一起。在該情況下，有時向直至負極2的側(cè)方的方向彎曲的分隔件3不是在負極2的兩面?zhèn)染嬖?，而是僅有位于負極2的單面?zhèn)鹊囊粋€分隔件3向直至負極2的側(cè)方的方向彎曲。即使在該情況下，由于用一個分隔件3也能發(fā)揮使負極2的端面卡于分隔件3的作用，因此能夠抑制負極2的偏移。
【權(quán)利要求】
1.一種層疊型電池，其是兩種電極隔著分隔件交替層疊而成的結(jié)構(gòu)，其中， 上述分隔件包括:接合部分，該接合部分是使該分隔件彼此在一方的電極的側(cè)方相互局部接合而成的；非接合部分，該非接合部分至少從與另一方的電極的端面相接觸的位置開始彎曲并延伸至該另一方的電極的側(cè)方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型電池，其中， 上述分隔件是熱收縮層與低熱收縮層層疊而成的多層構(gòu)造，上述一方的電極被夾在上述分隔件的上述低熱收縮層之間，上述低熱收縮層彼此在上述一方的電極的側(cè)方相互局部接合，上述另一方的電極被夾在上述分隔件的上述熱收縮層之間，因上述熱收縮層的熱收縮而彎曲的上述非接合部分延伸至上述另一方的電極的側(cè)方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊型電池，其中， 上述分隔件沿著與上述層疊型電池的側(cè)面平行的方向存在有上述接合部分與上述非接合部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊型電池，其中， 上述分隔件沿著與上述層疊型電池的側(cè)面正交的方向在上述接合部分的外側(cè)存在有上述非接合部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊型電池，其中， 上述一方的電極是正極，上述另一方的電極是負極。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層疊型電池，其中， 上述一方的電極是正極，上述另一方的電極是負極。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層疊型電池，其中， 上述一方的電極是正極，上述另一方的電極是負極。
8.一種層疊型電池的制造方法，該層疊型電池是兩種電極隔著分隔件交替層疊而成的結(jié)構(gòu)，其中， 上述分隔件是熱收縮層與低熱收縮層層疊而成的多層構(gòu)造， 以一方的電極被夾在上述分隔件的上述低熱收縮層之間、另一方的電極被夾在上述分隔件的上述熱收縮層之間的方式層疊上述電極與上述分隔件， 使上述分隔件的上述低熱收縮層彼此在上述一方的電極的側(cè)方相互局部接合， 對上述分隔件的非接合部分的上述熱收縮層進行加熱，從而利用熱收縮使其至少從與另一方的電極的端面相接觸的位置彎曲至該另一方的電極的側(cè)方。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層疊型電池的制造方法，其中， 通過在層疊了所有的上述電極與所有的上述分隔件的狀態(tài)下統(tǒng)一進行加熱來進行對上述分隔件的非接合部分的上述熱收縮層進行加熱而使其彎曲的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層疊型電池的制造方法，其中， 在將上述另一方的電極層疊于位于上述一方的電極上的上述分隔件之上之后的時刻和將上述分隔件層疊于上述另一方的電極之上之后的時刻分別進行對上述分隔件的非接合部分的上述熱收縮層進行加熱而使其彎曲的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的層疊型電池的制造方法，其中， 上述一方的電極是正極，上述另一方的電極是負極。
【文檔編號】H01M10/04GK103943878SQ201410027746
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】坂口真一郎 申請人:汽車能源供應公司