制造電池電極的方法
【專利摘要】公開了一種制造電池電極的方法，在該電池電極中正極電極引線片和負極電極引線片中的每一個與由金屬箔形成的集電體整體地形成并具有優(yōu)良的特性。該方法包括將具有期望尺寸的電池電極從其中活性材料被間歇地施加到集電體上的帶狀電極分離。該帶狀電極包括第n施加部分、鄰接該第n施加部分的第n非施加部分以及在該第n施加部分鄰接該第n非施加部分的一側(cè)的相反側(cè)鄰接該第n非施加部分的第（n+1）施加部分（n是正整數(shù)）。從帶狀電極切掉電池電極，至少包括該第n施加部分、該第n非施加部分以及該第（n+1）施加部分。
【專利說明】制造電池電極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造電池電極的方法，并且更特別地涉及一種制造具有其中在薄集電體上形成有電極活性材料的配置的電池電極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如下制造鋰離子電池等的正極電極和負極電極:形成其中正極電極混合物和負極電極混合物被分別施加到正極集電體和負極集電體的金屬箔表面上的施加部分和非施加部分，后面是干燥，以及將作為結(jié)果而產(chǎn)生的正極集電體和負極集電體中的每一個切割成均具有預定尺寸的塊。
[0003]與正極電極和負極電極的切割過程并行地，從相應的正極集電體和負極集電體的非施加部分切割用于建立與相應的正極集電體和負極集電體的電傳導的正極電極和負極電極引線片(lead tab)(參見例如專利文獻I)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
【專利文獻I】 JP2002-252023A。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問題
與通過將正極電極和負極電極活性材料`施加到金屬箔集電體上而獲得的正極電極基體材料和負極電極基體材料的切割過程并行地整體地形成正極電極活性材料非施加部分中的正極電極引線片和負極電極活性材料非施加部分中的負極電極引線片的方法能夠消除將引線片分別接合到正極電極和負極電極的過程。
[0006]圖6A至6C是用于解釋傳統(tǒng)的電極切割方法的視圖。
[0007]圖6A是用于解釋正極電極基體材料的平面圖。圖6B和6C均是用于解釋使用切割裝置來切割正極電極基體材料的切割過程的橫截面圖。
[0008]在圖6B和6C中圖示出沿著圖6A的經(jīng)過正極電極基體材料102的正極電極引線片形成部分113的線C-C’截取的橫截面圖。
[0009]如圖6B中所圖示的那樣，正極電極基體材料102以其在其兩個表面處被保持在上部剝離器(upper stripper)510與下部剝離器(lower stripper)530之間且被鐵站540支承的狀態(tài)被安裝到切割裝置500。
[0010]正極電極基體材料102被固定，其中正極電極100的充當電池反應部分的正極電極部分110的兩個表面被保持在上部剝離器510與下部剝離器530之間。
[0011]在上部剝離器510的兩端上提供的切割刀片520和522下降，并且同時下部剝離器530上升，由此，將待切割的用于正極電極的材料切斷。
[0012]正極電極引線片形成部分113未在其兩個表面處被保持在上部和下部剝離器510和530之間，并且因此當被切割刀片520切割時會受到在切割刀片520的移動方向上的力，使得正極電極引線片形成部分113可能變形或者變得褶皺，如圖3C中所圖示的那樣。
[0013]本發(fā)明的目的是提供一種制造電池電極的方法，其能夠在與通過將正極電極和負極電極活性材料施加到金屬箔集電體上而獲得的正極電極和負極電極基體材料的切割過程并行地在正極電極活性材料非施加部分和負極電極活性材料非施加部分中分別整體地形成正極電極和負極電極引線片時提供具有有著優(yōu)良質(zhì)量的正極電極和負極電極的堆疊二次電池，并且本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)電池電極制造方法制造的電池。
[0014]用于解決問題的手段
根據(jù)為了解決上述問題而已經(jīng)完成的本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造電池電極的方法，其特征在于，包括將電池電極從包括施加部分和非施加部分的帶狀電極分離，使得該非施加部分變成電極引線片，在該施加部分中在集電體上形成有活性材料，在該非施加部分中未在集電體上形成有活性材料，其中，從帶狀電極切掉電池電極，其中使施加部分的集電體表面和將變成電極引線片的非施加部分的集電體表面保持在同一平面中。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種制造電池電極的方法，其特征在于，包括將具有期望尺寸的電極從其中活性材料被間歇地施加到集電體上的帶狀電極分離，其中，該帶狀電極包括第n施加部分、鄰接該第n施加部分的第n非施加部分以及在該第n施加部分鄰接該第n非施加部分的一側(cè)的相反側(cè)鄰接第該n非施加部分的第(n+1)施加部分(n是正整數(shù))，以及從帶狀電極切掉電池電極，至少包括該第n施加部分、該第n非施加部分以及該第(n+1)施加部分。
[0016]在本發(fā)明中，電池電極的第(n+1)施加部分被切掉。
[0017]在本發(fā)明中，電極是用于鋰離子二次電池的電極。
[0018]此外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種電池，其特征在于，包括通過分離器堆疊的正極電極和負極電極，該正極電極被從帶狀電極切掉，至少包括第n施加部分、第n非施加部分以及第(n+1)施加部分，在該帶狀電極中活性材料被間歇地施加到集電體上并且該帶狀電極包括該第n施加部分、鄰接該第n施加部分的該第n非施加部分以及在該第n施加部分鄰接該第n非施加部分的一側(cè)的相反側(cè)鄰接該第n非施加部分的該第(n+1)施加部分(n是正整數(shù))，該負極電極是以與該正極電極相同的方式被產(chǎn)生的。
[0019]在本發(fā)明中，術(shù)語“基本上同一平面”包括施加部分的集電體表面和將變成電極弓I線片的非施加部分的集電體表面處于同一平面(諸如水平表面)中的情況，并且還包括它們彼此略微傾斜的情況，只要能夠獲得與在它們處于同一平面中的情況下獲得的效果相同的效果。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點
根據(jù)本發(fā)明的電池電極制造方法，當正極電極引線片和負極電極引線片分別與正極電極和負極電極整體地產(chǎn)生時，在保持前端的被施加有正極電極和負極電極活性材料層中的每一個的部分的同時切掉正極電極和負極電極引線片形成部分中的每一個。因此，即使在正極電極和負極電極引線片均使用箔集電體來形成的情況下，切割部分也不會變得褶皺或者不會變形。這允許提供在質(zhì)量方面穩(wěn)定的電池電極。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1A至ID是用于解釋正極電極和負極電極的制造過程的示例的視圖。[0022]圖2A和2B是用于解釋其中通過分離器將正極電極和負極電極彼此相對地堆疊的電極堆疊體的制造方法的視圖。
[0023]圖3A至3C是用于解釋本發(fā)明中的切割電池電極的方法的示例的視圖，其圖示出切割正極電極的方法。
[0024]圖4A至4D是用于解釋正極電極和負極電極的制造過程的另一示例的視圖。
[0025]圖5A至5C是用于解釋本發(fā)明中的切割電池電極的方法的另一示例的視圖，其圖示出切割正極電極的方法。
[0026]圖6A至6C是用于解釋切割傳統(tǒng)的正極電極的方法的視圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將以鋰離子電池作為一個示例參考附圖來描述本發(fā)明。
[0028]圖1A至ID是用于解釋正極電極和負極電極的制造過程的示例的視圖。
[0029]雖然正極電極和負極電極在組成元素方面不同，但是通過相同的方法來制造它們。因此，將以正極電極作為一個示例來進行以下描述。
[0030]如下制造正極電極:將漿料正極電極混合物間歇地施加到由帶狀鋁箔形成的正極集電體的兩個表面上，后面是干燥，根據(jù)需要使用滾壓機來壓縮作為結(jié)果而產(chǎn)生的正極集電體以用于成形，并將所獲得的正極電極基體材料切割成均具有預定尺寸的塊。
[0031 ] 作為正極電極混合物，能夠使用通過使含有鋰的復合氧化物(諸如，鋰錳復合氧化物、鋰鈷復合氧化物、鋰鎳復合氧化物)、諸如炭黑之類的導電材料以及諸如聚偏二氟乙烯之類的粘合劑分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中而獲得的漿料正極電極混合物。
[0032]如圖1A中所圖示的那樣，在正極集電體101上間歇地形成有被描繪為陰影區(qū)域的正極電極活性材料層103，正極電極活性材料被施加到正極集電體101的表面上。間歇形成的正極電極活性材料層103具有比虛線所表示的正極電極部分輪廓104的面積更大的面積。
[0033]隨后，沿著預定正極電極輪廓切割在其長度方向上被施加有活性材料的正極集電體101的兩側(cè)表面105a和105b以獲得正極電極基體材料102。
[0034]隨后，沿著包括直線部分和兩個端曲線部分(例如，四分之一圓周)的第一切割線來切割正極電極基體材料，同時在其兩個表面處保持正極電極活性材料層103的第(n+1)(n是正整數(shù))施加部分103c，該正極電極活性材料層103被在長度方向上間歇地施加到正極電極基體材料102上,該第(n+1)施加部分103c在第n施加部分103a鄰接第n非施加部分103b的一側(cè)的相反側(cè)鄰接第n非施加部分103b。與沿著第一切割線110切割并行地，沿著第二切割線112切割正極電極基體材料以由此獲得圖1C中所圖示的用于正極電極的切割體106，其中正極電極活性材料層103被留在正極電極引線片形成部分113的前端114中。
[0035]如上所述，通過執(zhí)行切割、同時在其兩個表面處保持在正極電極引線片形成部分113的前端114附近的正極電極活性材料層103，正極電極活性材料層103被留在前端114中。
[0036]當在鄰近于正極電極引線片形成部分113的前端114的正極電極活性材料層103被留下的情況下執(zhí)行切割時，從而，在正極電極引線片形成部分113的切割過程時在其兩個表面處保持鄰近于正極電極引線片形成部分113的部分。這允許在切割過程時牢固地保持正極電極引線片形成部分113，這又防止了正極電極引線片形成部分113變形或變得褶皺。
[0037]在這里，存在去除被施加有正極電極活性材料層103(其被留在正極電極引線片形成部分113的前端114中)的部分的需要。通過在產(chǎn)生從其形成正極電極引線片的正極電極引線片形成部分113時將被施加有正極電極活性材料的前端的尺寸考慮在內(nèi)，能夠僅僅通過切割并去除前端114來獲得如圖1D中所圖示的配備有具有預定尺寸的正極電極引線片的正極電極100。
[0038]圖2A和2B是用于解釋其中通過分離器將正極電極和負極電極彼此相對地堆疊的電極堆疊體的制造方法的視圖。
[0039]通過分離器300來堆疊分別具有正極電極和負極電極引線片形成部分113和213的用于正極電極和負極電極的切割體106和206以產(chǎn)生電極堆疊體400。通過在多個位置處附著在電極堆疊體400的兩個表面上的固定帶410固定切割體106和206，以便防止切割體106和206彼此移位。
[0040]隨后，通過超聲波接合裝置將從電極堆疊體引出的正極電極引線片形成部分113共同地彼此接合以用于集成；類似地，通過超聲波接合裝置將從電極堆疊體引出的負極電極引線片形成部分213共同地彼此接合以用于集成。集成正極電極引線片形成部分113的被施加有正極電極活性材料的前端114和集成負極電極引線片形成部分213的被施加有負極電極活性材料的前端214均受到切割。以如上所述的方式，完成其中正極電極引線片115和負極電極引線片215均被彼此接合的電極堆疊體400的產(chǎn)生。
[0041]所獲得的電極堆疊體400受到用膜狀覆蓋材料進行的密封或被容納在正方形容器中并受到電解液的注射，由此完成電池的產(chǎn)生。
[0042]下面描述本發(fā)明中的從正極電極基體材料和負極電極基體材料切割用于正極電極的切割體和用于負極電極的切割體的方法。
[0043]圖3A至3C是用于解釋本發(fā)明中的切割電極的方法的視圖，其明確地圖示出產(chǎn)生用于正極電極的切割體的方法。
[0044]圖3A是用于解釋正極電極基體材料的平面圖。圖3B和3C均是用于解釋使用切割裝置來切割正極電極基體材料的切割過程的橫截面圖。
[0045]在圖3B和3C中圖示出沿著圖3A的經(jīng)過正極電極基體材料102的正極電極引線片形成部分113的線A-A’截取的橫截面圖。
[0046]如圖3B中所圖示的那樣，正極電極基體材料102以其在兩個表面處被保持在上部剝離器510與下部剝離器530之間且被鐵砧540支承的狀態(tài)被安裝到切割裝置500。
[0047]正極電極基體材料102被固定，其中不僅是充當正極電極的第一施加部分103a，而且鄰近于第n施加部分103a的第n非施加部分103b和位于與第n施加部分相反的一側(cè)并且包括正極電極引線片形成部分113的稍后將被切斷的部分和其周圍部分的第(n+1)施加部分103c在其兩個表面處被保持在上部剝離器510與下部剝離器530之間。
[0048]在上部剝離器510的兩端上提供的切割刀片520和522下降，并且同時下部剝離器530上升。然后，沿著用于獲取正極電極引線片的第二切割線112切割正極電極基體材料，使得正極電極活性材料層103留在正極電極引線片形成部分113的前端中，并且同時沿著在與從其獲取正極電極引線片形成部分的部分相反的一側(cè)限定的第一切割線110進行切割，由此獲得用于正極電極的切割體106。
[0049]在那之后，上部剝離器510與切割刀片520和522 —起上升，并且因此能夠獲取用于正極電極的切割體106。從用于正極電極的切割體106 (其從切割裝置500獲取)，切掉留在正極電極引線片形成部分113的前端中的被施加有正極電極活性材料的部分，由此能夠獲得正極電極。
[0050]在根據(jù)本發(fā)明的電極制造方法中，在前端114附近的第(n+1)施加部分103c在其兩個表面處被保持在上部剝離器510與下部剝離器530之間，使得如所圖示的那樣即使在充當正極電極的第n施加部分103a與正極電極引線片形成部分113之間存在級差，正極電極引線片形成部分也不會變形或者不會變得褶皺。也就是說，本發(fā)明的制造方法對此類間歇施加方法的應用允許在留下鄰近于正極電極引線片的前端的施加部分的情況下實現(xiàn)分離，由此防止了切割部分變得褶皺或變形。這允許獲得具有優(yōu)良質(zhì)量的正極電極引線片形成部分，并且又允許產(chǎn)生具有優(yōu)良性能的二次電池。
[0051]能夠通過與上述正極電極切割過程相同的過程來產(chǎn)生用于負極電極的切割體。
[0052]圖4A至4D是用于解釋正極電極和負極電極的制造過程的另一示例的視圖。
[0053]如在以上示例中，雖然正極電極和負極電極在組成元素方面不同，但是通過相同的方法來制造它們。因此，將以正極電極作為一個示例來進行以下描述。
[0054]如圖4A中所圖示的那樣，在正極集電體101上形成有被描繪為陰影區(qū)域的正極電極活性材料層103，正極電極活性材料被施加到正極集電體101的表面上。
[0055]在正極集電體101上，存在正極電極活性材料層103d和103e，其中的每一個被描繪為陰影區(qū)域。如下制造正極電極:將漿料正極電極混合物施加到由帶狀鋁箔形成的正極集電體上，后面是干燥，以形成正極電極活性材料層，根據(jù)需要使用滾壓機來壓縮作為結(jié)果而產(chǎn)生的正極集電體以用于成形，并且將所獲得的正極電極基體材料切割成均具有預定尺寸的塊。隨后，沿著預定正極電極輪廓切割在其長度方向上被施加有活性材料的正極集電體101的兩側(cè)表面105a和105b以獲得圖4B中所圖示的正極電極基體材料102。
[0056]如圖4B中所圖示的那樣，其中未形成有正極電極活性材料的本示例的非施加部分留在被施加有正極電極混合物的正極電極活性材料施加部分103d和103e之間，并通過沖壓成對應于虛線所表示的正極電極輪廓104的形狀來產(chǎn)生正極電極。
[0057]隨后，執(zhí)行沖壓以產(chǎn)生圖4C中所圖示的用于正極電極的切割體106，其中正極電極引線片形成部分113具有被施加有正極電極活性材料層的前端114。在那之后，僅僅通過切割并去除前端114，能夠獲得配備有具有預定尺寸的正極電極引線片的正極電極100，如圖4D中所圖示的那樣。
[0058]作為正極電極混合物，能夠使用與圖1中所描述的正極電極混合物相同的正極電極混合物。
[0059]圖5A至5C是用于解釋使用圖4A至4D描述的切割電極的方法的視圖，其明確地圖示出產(chǎn)生用于正極電極的切割體的方法。
[0060]如在使用圖3B描述的示例中，正極電極基體材料106被固定，其中不僅是充當正極電極的第一施加部分103d，而且正極電極引線片的前端的正極電極活性材料層103e在其兩個表面處被保持在上部剝離器510與下部剝離器530之間，使得充當正極電極的集電體表面和正極電極引線片的前端上的集電體表面被保持在同一平面中，由此防止切割部分變得褶皺或變形。這允許獲得具有優(yōu)良質(zhì)量的正極電極引線片形成部分，并且又允許產(chǎn)生具有優(yōu)良性能的二次電池。
[0061]此外，與充當正極電極的部分獨立地形成正極電極引線片的前端的正極電極活性材料層103e，使得還通過向正極電極活性材料層103e施加不含有正極電極活性材料的合成樹脂組成物至與正極電極材料層的厚度相等的厚度，能夠獲得如在施加正極電極材料的情況下那樣的本發(fā)明的效果。
[0062]通過分離器來堆疊如在以上示例中所描述的那樣產(chǎn)生的用于正極電極的切割體和用于負極電極的切割體，并且然后將堆疊體容納在膜狀覆蓋材料或電池罐中，并使堆疊體在電解液的注射之后受到密封，由此完成電池的產(chǎn)生。
[0063]產(chǎn)業(yè)適用性
根據(jù)本發(fā)明的電池電極制造方法，當通過切割將電極活性材料間歇地施加到由薄金屬箔形成的集電體上所獲得的電極基體材料來整體地產(chǎn)生正極電極引線片和負極電極引線片時，正極電極和負極電極引線片形成部分不會變形或者不會變得褶皺，由此允許有效地制造在特性方面優(yōu)良的電池。
[0064]附圖標記的說明
100:正極電極
101:正極集電體
102:正極電極基體材料
103:正極電極活性材料層 103a --第n施加部分 103b --第n非施加部分 103c:第(n+1)施加部分 103d:正極電極活性材料層 103e:正極電極活性材料層
104:正極電極輪廓 105a、105b:兩側(cè)表面
106:用于正極電極的切割體
110:第一切割線
112:第二切割線
113:正極電極引線片形成部分
114:前端
115:正極電極引線片
206:用于負極 電極的切割體
213:負極電極引線片形成部分
214:前端
215:負極電極引線片 300:分離器 400:電極堆疊體410:固定帶500:切割裝置510:上部剝離器520:切割刀片522:切割刀片530:下部剝離器540:鐵石占。
【權(quán)利要求】
1.一種制造電池電極的方法，包括將電池電極從包括施加部分和非施加部分的帶狀電極分離，使得該非施加部分變成電極引線片，在該施加部分中在集電體上形成有活性材料，在該非施加部分中未在集電體上形成有活性材料，所述方法的特征在于， 從帶狀電極切掉電池電極，其中使施加部分的集電體表面和將變成電極引線片的非施加部分的集電體表面保持在同一平面中。
2.一種制造電池電極的方法，包括將具有期望尺寸的電池電極從其中活性材料被間歇地施加到集電體上的帶狀電極分離，所述方法的特征在于， 該帶狀電極包括第n施加部分、鄰接該第n施加部分的第n非施加部分以及在該第n施加部分鄰接該第n非施加部分的一側(cè)的相反側(cè)鄰接該第n非施加部分的第(n+1)施加部分(n是正整數(shù))，以及 從帶狀電極切掉電池電極，至少包括該第n施加部分、該第n非施加部分以及該第(n+1)施加部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 電池電極的第(n+1)施加部分被切掉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的方法，其特征在于， 電池電極是用于鋰離子二次電池的電極。
5.一種電池，其特征在于，包括通過分離器堆疊的正極電極和負極電極， 該正極電極被從帶狀電極切掉，至少包括第n施加部分、第n非施加部分以及第(n+1)施加部分，在該帶狀電極中活性材料被間歇地施加到集電體上并且該帶狀電極包括該第n施加部分、鄰接該第n施加部分的該第n非施加部分以及在該第n施加部分鄰接該第n非施加部分的一側(cè)的相反側(cè)鄰接該第n非施加部分的該第(n+1)施加部分(n是正整數(shù))， 該負極電極是以與該正極電極相同的方式被產(chǎn)生的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池，其特征在于，包括電極堆疊體，該電極堆疊體包括通過分離器堆疊的正極電極和負極電極， 該正極電極是通過從被切掉的正極電極切掉第(n+1)施加部分而獲得的，該被切掉的正極電極至少包括第n施加部分、鄰接該第n施加部分的第n非施加部分以及在該第n施加部分鄰接該第n非施加部分的一側(cè)的相反側(cè)鄰接該第n非施加部分的該第(n+1)施加部分(n是正整數(shù))， 該負極電極是以與該正極電極相同的方式被產(chǎn)生的。
【文檔編號】H01M4/139GK103782419SQ201280042526
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】中島聰 申請人:Nec 能源元器件株式會社