非水電解液二次電池、非水電解液二次電池的正極板的制造方法、和非水電解液二次電池 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有電極卷繞體的非水電解液二次電池及其制造方法，特別是其正極 板的制造方法。更詳細(xì)而言，涉及防止在電極卷繞體的最外周部分的合劑層的寬度方向端 部的金屬成分的溶出的非水電解液二次電池、非水電解液二次電池的正極板的制造方法、 和非水電解液二次電池的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，例如專利文獻(xiàn)1所記載的非水電解液二次電池中，一般使用將正極板 和負(fù)極板隔著隔板反復(fù)卷繞而得到的電極卷繞體。這種非水電解液二次電池的電極板，在 集電板（金屬箔）形成了電極活性物質(zhì)的合劑層。將合劑層形成于集電板時(shí)，一般使用將 電極活性物質(zhì)等的合劑層成分的粉末與溶劑一同混煉而得到的合劑糊。即，將作為流體的 合劑糊涂布于集電板，并使其干燥而形成合劑層。
[0003] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009-283270號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 但是，所述的現(xiàn)有技術(shù)中具有以下問題。即，由于合劑糊的流動(dòng)性和表面張力，在 完成的合劑層的端部不可避免地形成表面傾斜、層厚變薄的薄層區(qū)域。由于該薄層區(qū)域， 產(chǎn)生無法充分得到非水電解液二次電池的電池容量這樣的問題。在該薄層區(qū)域中，還會(huì)由 于充電時(shí)的局部的電位上升使金屬元素溶出。金屬元素的溶出特別是在正極合劑層的端部 成為問題。這是由于，如圖1的截面示意圖所示，在這種非水電解液二次電池的電極卷繞體 中，通常負(fù)極合劑層21被形成為比正極合劑層31的寬度寬。因此，鋰離子向被形成為比正 極合劑層31的寬度寬的負(fù)極合劑層21擴(kuò)散（箭頭A)。由此，在端部的薄層區(qū)域31R中，每 單位活性物質(zhì)量的鋰離子的脫離量增多。再者，圖1中用序號"4"表示隔板。
[0006] 并且，該問題特別是在電極卷繞體的正極板的最外周部分的外面?zhèn)瘸蔀閱栴}。這 是由于在這種非水電解液二次電池的電極卷繞體中，通常使負(fù)極板成為最外周的電極板。 因此，負(fù)極板的最外周部分的外面?zhèn)鹊暮蟿?1E不與正極板的合劑層31相對。即使對于 該部分21E，從正極板的最外周部分的外面?zhèn)鹊恼龢O合劑層31端部的薄層區(qū)域31R脫離了 的鋰離子，也在負(fù)極板迂回?cái)U(kuò)散（箭頭B)。加上該情況的影響，薄層區(qū)域31R的電位局部上 升，導(dǎo)致金屬元素的溶出。
[0007] 像這樣，正極板的合劑層端部，充電時(shí)的鋰離子的脫離量容易增多。但是，該端部 處成為薄層區(qū)域，活性物質(zhì)的量比合劑層中的端部以外的部位都少。由該情況產(chǎn)生上述的 問題。專利文獻(xiàn)1的技術(shù)基本上也是要防止由該薄層區(qū)域帶來的不利影響的技術(shù)。但是專 利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，仍然會(huì)形成毫米級別寬度的薄層區(qū)域。因此，防止由薄層區(qū)域帶來的不 利影響不充分。
[0008] 本發(fā)明是為了解決所述的現(xiàn)有技術(shù)具有的問題而完成的。即其課題是提供能夠有 效地防止由合劑層端部的薄層區(qū)域帶來的問題的非水電解液二次電池、非水電解液二次電 池的正極板的制造方法、和非水電解液二次電池的制造方法。
[0009] 本發(fā)明的第1方式涉及的非水電解液二次電池，是具有將正極板和負(fù)極板隔著隔 板反復(fù)卷繞而得到的電極卷繞體的非水電解液二次電池，電極卷繞體中的最外周的電極 板為負(fù)極板，在正極板中的最外周部分的外面?zhèn)?，合劑層的寬度方向端部的截面形狀被?成為陡峭截面形狀，所述陡峭截面形狀中，厚度為合劑層的寬度方向中央的平坦部厚度的 50%以下的部分的寬度為100ym以下。通過將合劑層的寬度方向端部形成為這樣的陡峭 截面形狀，能夠有效地防止由薄層區(qū)域帶來的問題。
[0010] 并且，本發(fā)明的第2方式涉及的非水電解液二次電池的正極板的制造方法，所述 非水電解液二次電池具有將正極板和負(fù)極板隔著隔板反復(fù)卷繞而得到的電極卷繞體，所述 制造方法具有將正極合劑糊涂布于集電板而形成合劑層的涂布工序，將下述方法作為適用 對象：至少在電極卷繞體中成為外面?zhèn)鹊哪敲鎮(zhèn)鹊淖钔庵軈^(qū)域，使涂布工序中形成的合劑 層的寬度方向端部的截面形狀成為陡峭截面形狀，所述陡峭截面形狀中，厚度為合劑層的 寬度方向中央的平坦部厚度的50%以下的部分的寬度為100ym以下。
[0011] 在此，本發(fā)明的第2方式涉及的非水電解液二次電池的正極板的第1制造方法， 在涂布工序之前進(jìn)行潤濕性調(diào)整處理，所述潤濕性調(diào)整處理中，在集電板的長度方向上，至 少在電極卷繞體中成為最外周的范圍即最外周區(qū)域的外面?zhèn)?，將成為非涂布部的寬度方?端部的潤濕性值NA與成為涂布部的寬度方向中央部的潤濕性值NB之比NA/NB調(diào)整為0. 5 <NA/NB< 1。通過該潤濕性調(diào)整處理，實(shí)現(xiàn)上述的合劑層的寬度方向端部的陡峭截面形 狀。這是由于正極合劑糊在潤濕性高的涂布部均勻地涂布，但正極合劑糊在潤濕性低的非 涂布部被排斥。
[0012] 在潤濕性調(diào)整處理中，進(jìn)行降低集電板的寬度方向端部的潤濕性的處理、和提高 集電板的寬度方向中央部的潤濕性的處理中的至少一種處理。作為進(jìn)行降低潤濕性的處理 的情況下的該降低處理，可舉出涂油處理或防水劑涂布處理。作為進(jìn)行提高潤濕性的處理 的情況下的該提高處理，可舉出電暈放電處理、粗糙化處理、使用溶劑的洗滌處理。潤濕性 調(diào)整處理，可以遍及集電板的整個(gè)長度方向進(jìn)行，也可以僅對集電板的整個(gè)長度方向之中、 電極卷繞體中成為最外周的范圍進(jìn)行。
[0013] 本發(fā)明的第2方式涉及的非水電解液二次電池的正極板的第2制造方法，在涂布 工序中，使用20°C下的剪切速率為2s4時(shí)的粘度與剪切速率為IOOjT1時(shí)的粘度之比即TI值 在1. 7~4. 6的范圍內(nèi)的正極合劑糊。由此，實(shí)現(xiàn)上述的合劑層的寬度方向端部的陡峭截 面形狀。這是由于在剪切速度快的涂布時(shí)正極合劑糊的粘度低，在剪切速度慢的涂布后正 極合劑糊的粘度高。
[0014] 本發(fā)明的第2方式涉及的非水電解液二次電池的正極板的制造方法，期望進(jìn)行使 涂布工序中形成的合劑層干燥的干燥工序。并且，期望在干燥工序的進(jìn)入側(cè)，使合劑層的寬 度方向端部比寬度方向中央部的溫度低。這是因?yàn)?，由此可抑制由合劑層的寬度方向端?的升溫導(dǎo)致的粘度下降、并且使干燥進(jìn)展。因此，將涂布工序后的集電板的背面?zhèn)扔贸休d輥 承載，并且，作為承載輥可以使用端部冷卻輥，所述端部冷卻輥在寬度方向端部具有冷卻區(qū) 間且所述冷卻區(qū)間之間為非冷卻區(qū)間?；蛘撸鳛槌休d輥也可以使用中央部加熱輥，所述中 央部加熱輥在寬度方向中央部具有加熱區(qū)間且兩端為非加熱區(qū)間。
[0015] 本發(fā)明的非水電解液二次電池的制造方法，將采用上述的任一制造方法制造的正 極板、與負(fù)極板和隔板一同使用，進(jìn)行將正極板和負(fù)極板隔著隔板反復(fù)卷繞而形成電極卷 繞體的卷繞工序。在卷繞工序中，使電極卷繞體的最外周的電極板為負(fù)極板，在正極板中的 至少最外周部分的外面?zhèn)?，配置使合劑層的寬度方向端部成為了陡峭截面形狀的部分?br>[0016] 根據(jù)本技術(shù)方案，可提供能夠有效防止由合劑層端部的薄層區(qū)域帶來的問題的非 水電解液二次電池、非水電解液二次電池的正極板的制造方法、和非水電解液二次電池的 制造方法。
【附圖說明】
[0017] 圖1是說明鋰離子從合劑層端部的薄層區(qū)域脫離的截面示意圖。
[0018] 圖2是表示實(shí)施方式涉及的電池的立體圖。
[0019] 圖3是表示實(shí)施方式涉及的電極卷繞體的截面示意圖。
[0020] 圖4是表示實(shí)施方式涉及的正極板的合劑層的形狀的截面圖。
[0021] 圖5是表示成為正極板的集電板中潤濕性差異區(qū)分的俯視圖。
[0022] 圖6是將在圖5的集電板形成了合劑層的狀態(tài)與其切口處一同表示的俯視圖。
[0023] 圖7是表示成為正極板的集電板中潤濕性差異區(qū)分的另一例的俯視圖。
[0024] 圖8是將在圖7的集電板形成了合劑層的狀態(tài)與其切口處一同表示的俯視圖。
[0025] 圖9是表示圖8的正極板的、與1個(gè)電極卷繞體相應(yīng)的部分的俯視圖。
[0026] 圖10是表示成為正極板的集電板中潤濕性差異區(qū)分的另一例的俯視圖。
[0027] 圖11是將在圖10的集電板形成了合劑層的狀態(tài)與其切口處一同表示的俯視圖。
[0028] 圖12是表示使集電板存在潤濕性的差異、涂布合劑層的裝置的構(gòu)成的主視圖。
[0029] 圖13是表示電暈放電處理部的掩模的俯視圖。
[0030] 圖14是表示使集電板存在潤濕性的差異、涂布合劑層的裝置的另一構(gòu)成的主視 圖。
[0031] 圖15是表示粗糙化處理部的粗糙化輥的立體圖。
[0032] 圖16是表示正極活性物質(zhì)的合劑糊的剪切速度與粘度的關(guān)系的圖。
[0033] 圖17是表示正極活性物質(zhì)的合劑糊的溫度與粘度的關(guān)系的圖。
[0034] 圖18是表示本方式中使用的承載輥的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0035] 圖19是表示本方式中使用的另一承載輥的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0036] 圖20是將表示在寬度方向上制造溫度差而進(jìn)行干燥的裝置的結(jié)構(gòu)的主視圖、與 表示被干燥的電極板的溫度和溶劑量的履歷的圖結(jié)合表示的圖。
[0037] 圖21是表示在寬度方向上制造溫度差而進(jìn)行干燥的干燥爐的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0038] 圖22是表示正極活性物質(zhì)的合劑糊的TI值與合劑層的截面形狀的端部區(qū)域的尺 寸的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 以下，一邊參照附圖一邊對將本發(fā)明具體化了的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。本方式 將本發(fā)明應(yīng)用于如圖2所示的電池1的正極板。電池1是鋰離子二次電池。圖2的電池1 將電極卷繞體3收納在了電池容器2中。電池容器2是形成電池1的外形的構(gòu)件。另外， 電池容器2由容器主體24和蓋構(gòu)件5構(gòu)成。在蓋構(gòu)件5安裝有外部端子板6、7。通過外 部端子板6、7固定有螺栓8、9。在外部端子板6、7與蓋構(gòu)件5之間配置有絕緣構(gòu)件10、15。 除了上述以外，在電池1的蓋構(gòu)件5還設(shè)有注液口 23。
[0040] 電極卷繞體3是將正極板、負(fù)極板和隔板重疊卷繞而成的。并且電極卷繞體3中浸 滲有電解液。該電極卷繞體3是電池1的發(fā)電元件。在電極卷繞體3的與卷繞軸方向平行 的方向的兩端，設(shè)有僅存在負(fù)極板的區(qū)域20、和僅存在正極板的區(qū)域30。區(qū)域20與外部端 子板6通過集電構(gòu)件13而連接。另外，區(qū)域30與外部端子板7通過集電構(gòu)件12而連接。
[0041] 進(jìn)一步對電極卷繞體3進(jìn)行說明。如圖3的截面示意圖所示，電極卷繞體3是將 負(fù)極板22與正極板32反復(fù)卷繞而成的。再者，在實(shí)際的電極卷繞體3中，隔板也與正極板 32、負(fù)極板22-同反復(fù)卷繞，但圖3中將隔板省略來描繪電極卷繞體3。在實(shí)際的電極卷 繞體3中，圖1所示的隔板4必須介于負(fù)極板22與正極板32之間，使正極板32、負(fù)極板22 不會(huì)直接接觸。
[0042] 由圖3可知，正極板32、負(fù)極板22之中，位于電極卷繞體3的最外周的是負(fù)極板 22。再者，電極卷繞體3的實(shí)際的最外層是隔板，但在此提到"最外周"時(shí)，不考慮隔板，只 考慮正極板32、負(fù)極板22。將正極板32之中，從最外端32A到最外端32A的1周內(nèi)側(cè)的部 位32B為止的部分稱為正極板32的最外周部分32C。這是由于在比最外周部分32C更靠外 側(cè)不存在正極板32。正極板32的最外周部分32C，存在于負(fù)極板22之中最外周1周的部 分的臨近的內(nèi)側(cè)。
[0043] 再者，圖1所示的截面示意圖相當(dāng)于圖3中的C-C位置的截面圖。正極板32、負(fù)極 板22都是如后所述，通過糊的涂布將電極活性物質(zhì)的合劑層形成于集電板（金屬箔）。本 方式的電極卷繞體3中，負(fù)極板22的合劑層比正極板32的合劑層的寬度寬這一點(diǎn)與圖1 是同樣的。只是其寬度稍有差異。電極卷繞體3的合劑層的寬度是合劑層的圖2中左右方 向上的尺寸。
[0044] 將本方式的正極板32的截面圖示于圖4。圖4是正極板32的圖3中C-C方向上 的截面圖。圖4中的左右方向相當(dāng)于圖2中的左右方向。正極板32是在鋁制的集電板33 的表面上形成了正極合劑層31而成的。圖4中僅在集電板33的一面描