(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子が接続された正極電極と、負極端子が接続された負極端子とをセパレータを介して積層した電池要素を、前記正極端子および前記負極端子を露出させ、ラミネート外装材に収納し、注液口を除いて封止する工程と、前記電池要素を収納したラミネート外装材を押え板で挟持し、前記注液口より電解液を全液量の１０〜３０％／時の注液速度で注入する工程と、前記注液口を封止する工程とを含むことを特徴とする積層型二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記電池要素を収納したラミネート外装材を押え板で１〜１０ｋＰａで挟持することを特徴とする請求項１に記載の積層型二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラミネート外装された積層型二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラミネート外装された積層型二次電池は、金属箔などからなる集電体上に活物質層を形成したシート状の正極電極と負極電極とをセパレータを介して積層した電池要素をラミネート外装材に収納し封止する構造で構成される。
【０００３】
近年、電気自動車の普及やハイブリッド自動車の普及に伴って二次電池の高容量化と共に高率放電が可能な積層型二次電池の要求が高まっている。また、同時に低価格への要求も高まっており、高い製造歩留まりが求められている。
【０００４】
図２はラミネート外装された積層型二次電池の断面図であり、図３は従来の積層型二次電池の電解液注液工程を示す図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図である。一般に、ラミネート外装された積層型二次電池は 図２に示す様に正極電極１、負極電極２、セパレータ３から構成される積層体を、正極端子５および負極端子６を露出した状態で、アルミ箔に樹脂コーティングしたラミネート外装材４により外装し、電解液を注入し密閉して構成される。電解液の注液は図３に示す様に積層体の周囲を、注液口８以外をラミネート外装材４で封止した後（封止部をハッチングで示す）、注液口８から定量ポンプ９などを使用し電解液７を一気に注入し、積層体を真空条件下に一定時間放置し、電解液を積層体に含浸させる。含浸後、注液口８を真空状態にて封止する。
【０００５】
ところが 電解液注入・封止後、電極及びセパレータにしわが発生することがある。しわは、セパレータと電極の間に空間を作り、密着しないため、後にしわを伸ばす為の物理的外力をあたえても、消去することは出来ず、歩留まりを悪化させる。
【０００６】
しわの発生理由としては、積層体の正極電極・負極電極・セパレータ間に電解液を注入する時、正極電極・負極電極・セパレータ間の隙間が大きい状態で 一気に電解液を注入すると、電解液の染み込みばらつきが大きくなり、染み込みの遅いところでは、正極電極・負極電極・セパレータ間の元からある空気が周囲を電解液で囲まれ排出される経路がなくなり、真空状態においても 排出することができず、しわとなるためと考えられる。
【０００７】
特許文献１では、電解液が浸透することによる膨張異方性を有するシート状セパレータを用い、電解液を注入する際に、セパレータの最大膨張方向の動きが固定されず、最大膨張方向と電解液の浸透方向とが略平行状態で電解液をセパレータに浸透させる技術が提案されているが、注液口の配置、セパレータの向きが制限される欠点があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２２７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その技術課題は電解液を注入する積層型二次電池の製造方法において、電極およびセパレータにしわが発生せず、電気的特性がよく歩留まりのよい積層型二次電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の積層型二次電池の製造方法は、正極端子が接続された正極電極と、負極端子が接続された負極端子とをセパレータを介して積層した電池要素を、前記正極端子および前記負極端子を露出させ、ラミネート外装材に収納し、注液口を除いて封止する工程と、前記電池要素を収納したラミネート外装材を押え板で挟持し、前記注液口より電解液を全液量の１０〜３０％／時の注液速度で注入する工程と、前記注液口を封止する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電解液を正極電極・負極電極・セパレータ間の隙間を小さくした状態で、電解液が少しずつ浸透するため、電解液の染み込みが均一となる。また、電解液注入前において、正極電極・負極電極・セパレータ間の気体成分が少ないため しわが発生しない。また、真空条件下で一定時間放置する必要がないため、高価な真空機器への投資が削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の積層型二次電池の製造方法の実施の形態について図面を参照してより具体的に説明する。図１は本発明の積層型二次電池の製造方法の電解液注液工程を示す図であり、図１（ａ）は正面から見た透視図、図１（ｂ）は側面図である。図２はラミネート外装された積層型二次電池の断面図である。
【００１３】
積層型二次電池は 図２に示す様に正極電極１、負極電極２、セパレータ３から構成される積層体を、正極端子５および負極端子６を露出した状態で、アルミ箔に樹脂コーティングしたラミネート外装材４により外装し、電解液を注入し密閉して構成される。正極電極１は、例えば厚さ２０μｍの帯状のアルミニウム箔からなる正極集電体上に正極活物質層が形成された物である。正極活物質層は例えばコバルト酸リチウムからなる正極活物質に、ＰＶＤＦ等からなる結着剤とアセチレンブラック等からなる導電剤を添加してスラリー状となるように調整した調剤を正極集電体上の両面に塗布し、乾燥し、ロールプレス機により圧延することで形成される。また、負極電極２は、負極集電体、例えば厚さ１０μｍの銅箔からなる集電体上に負極活物質層が形成された物である。負極活物質層は例えばグラファイト粉末からなる負極活物質をＰＶＤＦ等からなる結着剤とともにスラリー状となるよう調整した調剤を負極集電体上の両面に塗布し、乾燥し、ロールプレス機により圧延することで形成される。正極電極１と負極電極２の間にはセパレータ３としてポリエチレン不織布等を介して所定の数量だけ対向させて積層させ電池要素を作製する。次に正極端子５及び負極端子６をそれぞれ集電体と接合させる。外装となるラミネート外装材４は、ナイロン／アルミ／ポリプロピレンの３層構造をもつアルミラミネートフィルムであり、電池要素を収納するためフィルムに絞り加工による収納部をポリプロピレン側が凹状となるように設けた。上記電池要素をフィルムの電池要素収納部に収納し、もう一方のフィルムで電池要素を覆い、接合部を重ね合わせてラミネート外装材４の周囲を注液口を残し熱融着によって３辺を融着する。
【００１４】
次に、図１に示すように、電池要素をラミネート外装材で覆い、周囲３辺を融着した（融着部をハッチングで示す）電解液注入前の未封止積層型二次電池１２を注液口８を上部にして配置し、平板状の押え板１１で未封止積層型二次電池１２に圧力を加えて挟持する。この状態で 注液口８より例えばニードルシリンジ１０を用いて 点滴のごとく少しずつ電解液７を注入する。電解液を全量注入した後、真空状態にて封止する。
【００１５】
ラミネート外装材の両側を押さえ板１１で １〜１０ｋＰａの圧力を加えられた状態の電池要素に、電解液を点滴のごとく少しずつ注入すると、電解液は正極電極、負極電極、セパレータに均一に染み込む。均一に染み込むことにより、正極電極・負極電極・セパレータ間に空気が偏在して溜まることはない。
【００１６】
また、この注液方法の場合、積層体からなる電池要素を押さえているため、電解液が入る充分なスペースがないが、積層体に含浸させながら注液するため、ニードルシリンジなどの器具を使用し全液量の１０〜３０％／時の注液速度で全量を３〜数時間かけて電解液を注入するとよい。
【００１７】
さらに、電解液注入を真空装置内で行うと、正極電極、負極電極、セパレータへの電解液の含浸速度が速まり、時間短縮を図ることができる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
【００１９】
正極電極は、コバルト酸リチウムからなる正極活物質に、ＰＶＤＦ等からなる結着剤とアセチレンブラックからなる導電剤を添加してスラリー状となるように調整した調剤を厚さ２０μｍの帯状のアルミニウム箔からなる正極集電体上の両面に塗布し、乾燥し、ロールプレス機により圧延することで形成した。また、負極電極は、グラファイト粉末からなる負極活物質をＰＶＤＦからなる結着剤とともにスラリー状となるよう調整した調剤を、厚さ１０μｍの銅箔からなる集電体上の両面に塗布し、乾燥し、ロールプレス機により圧延することで形成した。正極電極及び負極電極の寸法が１２０ｍｍ×２００ｍｍとなるように切断し、ポリエチレン不織布からなるセパレータを介して正極電極と負極電極を対向させて正極電極数を１４層、負極電極数を１５層となるように積層させ電池要素を作製した。次に正極端子及び負極端子をそれぞれ集電体と接合させ、ナイロン／アルミ／ポリプロピレンの３層構造をもつアルミラミネートフィルムからなるラミネート外装材に電池要素を収納し、ラミネート外装材の周囲を注液口を残し熱融着によって３辺を融着した。この未封止積層型二次電池に平板状の押え板で圧力を加えて挟持し、 注液口より、ニードルシリンジを用いて、電解液を注入した。電解液を全量（１５ｇ）注入した後、真空状態にて封止した。このときの押さえ板圧力および電解液の注入速度を変えて、しわの良品の歩留まりを調査した結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
押さえ板圧力をかけなかった場合には注入速度によらず歩留まりが２０％だったのに対し、押さえ板圧力をかけた場合には歩留まりが向上する。なお、電解液全量を一時に注入したもので電解液が含浸しないものについては電解液含浸不可と記した。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の積層型二次電池の製造方法の電解液注液工程を示す図、図１（ａ）は正面から見た透視図、図１（ｂ）は側面図。
【図２】ラミネート外装された積層型二次電池の断面図。
【図３】従来の積層型二次電池の電解液注液工程を示す図、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図。
【符号の説明】
【００２３】
１    正極電極
２    負極電極
３    セパレータ
４    ラミネート外装材
５    正極端子
６    負極端子
７    電解液
８    注液口
９    定量ポンプ
１０    ニードルシリンジ
１１    押さえ板
１２    未封止積層型二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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