電極板和二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有將正極板和負(fù)極板交替層疊而得到的層疊型電極組的二次電池， 特別是涉及適合于構(gòu)建平面尺寸大的大型二次電池的電極板及具備該電極板的二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于具有高能量密度且能夠小型輕量化，鋰二次電池被用作手機、筆記 本型個人電腦等便攜式電子設(shè)備的電源用電池。另外，由于能夠大容量化，作為電動汽車 (EV)、混合動力汽車（HEV)等的發(fā)動機驅(qū)動電源、電力儲存用蓄電池也受到關(guān)注。
[0003] 上述鋰二次電池具有如下構(gòu)成：在構(gòu)成電池盒的外裝殼體內(nèi)部收容將正極板與負(fù) 極板隔著隔板相向配置而得到的電極組，填充電解液，設(shè)置與多個正極板的正極集流片連 結(jié)的正極集流端子、與該正極集流端子電連接的正極外部端子、與多個負(fù)極板的負(fù)極集流 片連結(jié)的負(fù)極集流端子和與該負(fù)極集流端子電連接的負(fù)極外部端子。
[0004] 另外，作為電極組，已知卷繞型和層疊型。卷繞型電極組具有在正極板與負(fù)極板之 間夾設(shè)隔板并卷繞成一體的構(gòu)成，層疊型電極組具有將正極板與負(fù)極板隔著隔板層疊多層 的構(gòu)成。
[0005] 具備層疊型電極組的鋰二次電池中，具有在外裝殼體中收容將正極板與負(fù)極板隔 著隔板層疊多層而得到的電極組并用非水電解液填充的構(gòu)成，并分別設(shè)置有與各自的正極 板的正極集流片連結(jié)的正極集流端子、與該正極集流端子電連接的正極外部端子、與負(fù)極 板的負(fù)極集流片連結(jié)的負(fù)極集流端子和與該負(fù)極集流端子電連接的負(fù)極外部端子。
[0006] 在制作該層疊型的大容量二次電池時，大多要增大正極板和負(fù)極板的面積，增加 層疊數(shù)，并且還增加填充的電解液量。另外，各個極板上涂敷的活性物質(zhì)層的厚度也有變厚 的傾向。在制造這樣的正極板、負(fù)極板時，例如如下制造：在形成正極板的集流體的鋁箔的 兩面上以預(yù)定厚度涂布將正極活性物質(zhì)制成糊狀而得到的電極合劑涂料，使其干燥后，利 用輥壓機進行壓縮，并以預(yù)定的尺寸進行切割。
[0007]另外，極板的連接集流端子的區(qū)域為未形成活性物質(zhì)層的未涂敷區(qū)域，在各個極 板上存在涂布有電極合劑涂料的涂敷區(qū)域和未涂布電極合劑涂料的未涂敷區(qū)域。即，在制 造正極板、負(fù)極板時，在各自的集流體的一部分上形成涂敷區(qū)域與未涂敷區(qū)域的邊界部。
[0008]因此，活性物質(zhì)層的厚度變厚時，該涂敷區(qū)域與未涂敷區(qū)域的高差、即邊界部的高 差增大，在干燥工序時、加壓工序時，負(fù)荷集中到該邊界部，容易產(chǎn)生活性物質(zhì)層的剝離或 破裂、集流體的磨損或裂紋等不良情況。即，在干燥時，由于干燥所伴隨的活性物質(zhì)層的收 縮而產(chǎn)生負(fù)荷，在加壓時，由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生負(fù)荷。
[0009]因此，對抑制因這樣的邊界部而引起的不良情況的方法進行了摸索，并且已經(jīng)提 出了如下的二次電池用電極板：形成使該邊界部的厚度從涂敷區(qū)域至未涂敷區(qū)域逐漸變薄 的構(gòu)成，抑制涂敷區(qū)域的起始部的翹起，防止因壓力集中而導(dǎo)致的電極板切斷、活性物質(zhì)層 剝離（例如，參考專利文獻1)。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1 :日本特開2010-108678號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 發(fā)明所要解決的問題
[0014] 即使電極板上涂布的電極合劑涂料的厚度變厚，通過采用使電極合劑涂料的厚度 從涂敷區(qū)域至未涂敷區(qū)域逐漸變薄的構(gòu)成，也能夠在一定程度上防止由壓力集中引起的電 極板切斷、活性物質(zhì)層剝離。但是，如果電極合劑涂料的厚度進一步變厚、并且電極面積進 一步增大，則負(fù)荷會集中在涂敷區(qū)域與未涂敷區(qū)域的邊界區(qū)域而產(chǎn)生活性物質(zhì)層的剝離或 破裂、集流體的磨損或裂紋等不良情況，從而成為問題。
[0015] 因此，對于進一步要求大型化的二次電池用電極板而言，期望能夠更有效地抑制 容易發(fā)生在涂敷區(qū)域與未涂敷區(qū)域的邊界區(qū)域的活性物質(zhì)層的剝離或破裂、集流體的磨損 或裂紋等，通過使用不易產(chǎn)生這樣的不良情況的電極板，期望得到能夠降低制造時的初始 不良率、提高負(fù)荷特性的二次電池。
[0016] 因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供在具備將正極板與負(fù)極板層疊而得 到的大型電極組的二次電池中不易產(chǎn)生活性物質(zhì)層的剝離或破裂、集流體的磨損或裂紋等 不良情況的電極板。
[0017] 用于解決問題的方法
[0018] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明為包含集流體和形成在該集流體上的活性物質(zhì)層的電 極板，其特征在于，具有形成有活性物質(zhì)層的涂敷區(qū)域和未形成活性物質(zhì)層的未涂敷區(qū)域， 在到達與上述未涂敷區(qū)域的邊界部的上述涂敷區(qū)域的端部，設(shè)置有俯視時具有非直線的凹 凸形狀的第一緩沖區(qū)域。
[0019] 根據(jù)該構(gòu)成，通過在涂敷區(qū)域與未涂敷區(qū)域的邊界部設(shè)置具有凹凸形狀的第一緩 沖區(qū)域，涂敷區(qū)域與未涂敷區(qū)域的邊界不是形成直線而是形成多個凹凸形狀，因此，得到負(fù) 荷不會集中在該邊界部的活性物質(zhì)層和集流體而是被分散的構(gòu)成。因此，能夠得到即使活 性物質(zhì)層的涂敷厚度變厚，并且即使極板的平面尺寸增大，也不易產(chǎn)生活性物質(zhì)層的剝離 或破裂、集流體的磨損或裂紋等不良情況的電極板。
[0020] 另外，本發(fā)明的特征在于，上述構(gòu)成的電極板中，設(shè)置有使活性物質(zhì)層的厚度從上 述涂敷區(qū)域至上述未涂敷區(qū)域逐漸變薄的第二緩沖區(qū)域。根據(jù)該構(gòu)成，形成負(fù)荷更不易集 中到該緩沖區(qū)域的構(gòu)成，能夠更有效地抑制活性物質(zhì)層的剝離或破裂、集流體的磨損或裂 紋等。另外，也形成容易促進電解液的滲透的構(gòu)成，電解液浸滲速度提高。
[0021] 另外，本發(fā)明的特征在于，上述構(gòu)成的電極板中，上述電極板為正極板，在具有均 勻厚度的活性物質(zhì)層的涂敷區(qū)域內(nèi)，上述活性物質(zhì)層中含有的有效活性物質(zhì)的涂敷重量以 兩面計為30?76mg/cm2。如該構(gòu)成這樣，即使有效活性物質(zhì)的涂敷重量增大，通過采用設(shè) 置有具有非直線的凹凸形狀的第一緩沖區(qū)域、活性物質(zhì)層的厚度逐漸變薄的第二緩沖區(qū)域 的構(gòu)成，也能夠得到不易產(chǎn)生活性物質(zhì)層的剝離或破裂、集流體的磨損或裂紋等不良情況 的電極板。
[0022] 另外，本發(fā)明的特征在于，上述構(gòu)成的電極板中，上述電極板為正極板，在具有均 勻厚度的活性物質(zhì)層的涂敷區(qū)域內(nèi)，活性物質(zhì)層的厚度以兩面計為150?650ym。如該構(gòu) 成這樣，即使是集流體上涂敷的活性物質(zhì)層的厚度以兩面計為約150ym?約650ym的涂 布量多的電極板，通過采用設(shè)置有具有非直線的凹凸形狀的第一緩沖區(qū)域、活性物質(zhì)層的 厚度逐漸變薄的第二緩沖區(qū)域的構(gòu)成，也能夠得到不易產(chǎn)生活性物質(zhì)層的剝離或破裂、集 流體的磨損或裂紋等不良情況的電極板。
[0023] 另外，本發(fā)明的特征在于，上述構(gòu)成的電極板中，上述電極板包含正負(fù)電極板，將 各自具有活性物質(zhì)層的涂敷區(qū)域隔著隔板相向配設(shè)而形成發(fā)電區(qū)域，正極板的上述發(fā)電區(qū) 域配設(shè)在負(fù)極板的具有均勻厚度的活性物質(zhì)層的涂敷區(qū)域的內(nèi)側(cè)，并且，負(fù)極板的上述緩 沖區(qū)域配設(shè)在正極板的具有均勻厚度的活性物質(zhì)層的涂敷區(qū)域的外側(cè)。根據(jù)該構(gòu)成，負(fù)極 板的緩沖區(qū)域形成在發(fā)電區(qū)域的外部，正極板的全部涂敷區(qū)域形成在負(fù)極板的具有均勻厚 度的活性物質(zhì)層的涂敷區(qū)域內(nèi)，因此，能夠準(zhǔn)確地發(fā)揮規(guī)定的充放電容量。另外，能夠防止 充電所致的鋰金屬向負(fù)極板上的析出，因此，二次電池的安全性提高。
[0024]另外，本發(fā)明的特征在于，其為一種二次電池，具備分別在各自的集流體上形成有 活性物質(zhì)層的正極板和負(fù)極板以及與這些電極板電連接的集流構(gòu)件（集流端子），上述正 極板和上述負(fù)極板中的至少一者為上述電極板，上述集流構(gòu)件（集流端子）在上述未涂敷 區(qū)域內(nèi)焊接固定在上述集流體上。
[0025]根據(jù)該構(gòu)成，使用即使極板的活性物質(zhì)層變厚、并且即使極板的平面尺寸增大，也 不易產(chǎn)生活性物質(zhì)層的剝離或破裂、集流體的磨損或裂紋等不良情況的電極板，因此，能夠 降低二次電池的初始不良率，能夠提高負(fù)荷特性。另外，即使振動等外力作用于該二次電 池，也不易產(chǎn)生上述不良情況，因此，得到不僅耐震性提高、而且安全性也提高的二次電池。
[0026] 發(fā)明效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，即使是具備將正極板與負(fù)極板層疊而得到的大型電極組的二次電 池，通過采用在形成有活性物質(zhì)層的涂敷區(qū)域的到達與未涂敷區(qū)域的邊界部的端部設(shè)置有 俯視時具有非直線的凹凸形狀的第一緩沖區(qū)域的構(gòu)成，也能夠得到不易產(chǎn)生活性物質(zhì)層的 剝離或破裂、集流體的磨損或裂紋等不良情況的電極板。
【附圖說明】
[0028] 圖1是表示本發(fā)明的電極板的一例的俯視圖。
[0029] 圖2是對本發(fā)明的電極板的緩沖區(qū)域進行說明的截面示意圖。
[0030] 圖3是對本發(fā)明的電極板的制造工序進行說明的平面示意圖。
[0031] 圖4A是表示本發(fā)明的電極板的緩沖區(qū)域的第一實施方式例的平面示意圖。
[0032] 圖4B是表示圖4A的緩沖區(qū)域的厚度方向的形狀的截面示意圖。
[0033] 圖5是表示緩沖區(qū)域的第二實施方式例的平面示意圖。