蓄電裝置及其製造方法

2023-10-06 23:31:24

蓄電裝置及其製造方法【專利摘要】一種蓄電裝置，其具有至少一個電極，所述電極由一片金屬極耳和多片電極板形成，前述電極板具有：金屬箔、形成於金屬箔的單面或兩面的底塗層以及形成於底塗層的表面的活性物質層，前述底塗層包含碳材料，且單面的單位面積重量為0.01～3g/m2，關於前述多片電極板，金屬箔的總厚度為0.2～2mm，並且在形成有底塗層的部分，電極板彼此焊接以及與金屬極耳焊接。【專利說明】蓄電裝置及其製造方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及蓄電裝置及其製造方法。更詳細而言，本發明涉及包含由一片金屬極耳和多片電極板焊接而成的電極的蓄電裝置及其製造方法。【
背景技術：
】[0002]作為蓄電裝置，已知鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛蓄電池、鋰離子二次電池等二次電池、雙電層電容器、鋰離子電容器等電容器。其中，鋰離子二次電池利用於電動汽車、混合動力汽車等。另外，雙電層電容器用作瞬間停電時的備用電源等。[0003]鋰離子二次電池至少具有正極電極板和負極電極板。正極電極板是在鋁箔等集電體上形成正極活性物質層而成的。正極活性物質層中，使用含鋰的過渡金屬的氧化物等作為正極活性物質。負極電極板是在銅箔等負極集電體上形成負極活性物質層而成的。負極活性物質層中，使用石墨等碳材料作為負極活性物質。作為自正極電極板和負極電極板取出電流的端子，金屬極耳分別焊接於正極電極板和負極電極板。金屬極耳的焊接在集電體露出的部分進行。[0004]雙電層電容器至少具有一對電極板。該電極板是在鋁箔等集電體上形成活性物質層而成的。該活性物質層中，使用活性炭等比表面積大的碳材料作為活性物質。作為自電極板取出電流的端子，金屬極耳焊接於電極板。金屬極耳的焊接在集電體露出的部分進行。[0005]關於蓄電裝置，為了應對電動汽車、電動設備等用途而要求高容量化和充放電的高速化。作為用於應對該要求的一個手段，提出了在活性物質層與集電體之間配置底塗層來降低活性物質層與集電體的接觸界面的電阻(例如，專利文獻I?4)。對於配置有底塗層的電極板，金屬極耳的焊接也在集電體露出的部分、即未形成底塗層和活性物質層的部分進行(例如，專利文獻I)。[0006]現有技術文獻[0007]專利文獻[0008]專利文獻1:日本特開2010-170965號公報(US2011/274971A1)[0009]專利文獻2:日本特開2001-351612號公報[0010]專利文獻3:日本特開2008-098590號公報[0011]專利文獻4:日本特開2012-073396號公報(US2012/078629A1)【
發明內容】[0012]發明要解決的問題[0013]作為形成集電體的露出部分的方法，有使集電體上的要焊接的部分不形成底塗層和活性物質層的方法。事先設置要焊接的部分時，集電體的通用性降低，因此不便於多品種的電極製造。作為其它方法，有將形成於集電體上的底塗層和活性物質層的一部分剝離的方法。此時，增加用於剝離底塗層和活性物質層的工序，生產率降低。[0014]為了製作高容量的電池，有時將正極電極板和負極電極板分別重疊多片來使用。雙電層電容器中為了增加容量而有時也將電極板重疊多片來使用。使用多片電極板時，如上所述的關於集電體露出部分的形成的問題變得更嚴重。[0015]本發明的目的是提供以高生產率製造包含由一片金屬極耳和多片電極板焊接而成的電極的蓄電裝置的方法。[0016]用於解決問題的方案[0017]本發明人等為了達成上述目的而進行了研究，結果發現，包含如下的技術方案的蓄電裝置及其製造方法。[0018]S卩，本發明包含以下的技術方案。[0019][I]一種蓄電裝置,其具有至少一個電極,所述電極由一片金屬極耳(tablead)和多片電極板形成，[0020]電極板具有:金屬箔、形成於金屬箔的單面或兩面的底塗層、以及在形成有底塗層的部分的一部分表面上形成的活性物質層，[0021]底塗層包含碳材料，且單面的單位面積重量為0.05?3g/m2，[0022]多片電極板在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分彼此焊接，並且，[0023]多片電極板中的至少I片在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分與金屬極耳焊接。[0024][2]根據[I]所述的蓄電裝置，其中，多片電極板的金屬箔的總厚度為0.2?2mm。[0025][3]根據[I]或[2]所述的蓄電裝置，其中，底塗層包含I?60質量％的碳材料。[0026][4]根據[I]?[3]中任一項所述的蓄電裝置，其中，底塗層相對於100質量份碳材料包含20?300質量份的粘結材料。[0027][5]根據[4]所述的蓄電裝置，其中，粘結材料為脫乙醯殼多糖或其衍生物。[0028][6]根據[I]?[5]中任一項所述的蓄電裝置，其中，活性物質層的面積為形成有底塗層的部分的面積的80?99面積％。[0029][7]根據[I]?[6]中任一項所述的蓄電裝置，其中，金屬極耳包含選自由鋁、銅和鎳組成的組中的至少一者。[0030][8]根據[I]?[7]中任一項所述的蓄電裝置，其中，金屬箔為鋁箔或銅箔。[0031][9]根據[I]?[8]中任一項所述的蓄電裝置，其中，I片金屬箔的厚度為5?70μm0[0032][10]根據[I]?[9]中任一項所述的蓄電裝置，其中，碳材料包含選自由石墨、導電性炭黑、碳納米管和碳納米纖維組成的組中的至少一者。[0033][11]根據[I]?[10]中任一項所述的蓄電裝置，其為鋰離子電池。[0034][12]一種[I]?[11]中任一項所述的蓄電裝置的製造方法，其包括以下的工序:[0035]準備多片電極板的工序，所述電極板具有金屬箔、形成於金屬箔的單面或兩面的底塗層、以及在形成有底塗層的部分的一部分表面上形成的活性物質層；以及，[0036]焊接工序，將多片電極板在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分彼此焊接，並且將多片電極板中的至少I片在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分與金屬極耳焊接。[0037][13]根據[12]所述的製造方法,其中，焊接工序利用一步法焊接(oneshotweld)進行。[0038][14]根據[12]或[13]所述的製造方法，其中，焊接工序利用超聲波焊接進行。[0039]發明的效果[0040]根據本發明的製造方法，能夠利用簡便的方法以高生產率得到包含由一片金屬極耳和多片電極板焊接而成的電極的蓄電裝置。本發明的蓄電裝置的容量高，內阻低，且急速充放電的循環特性良好。【專利附圖】【附圖說明】[0041]圖1是示出本發明中使用的電極板的實施方式的例子的圖。[0042]圖2是示出從箭頭方向觀察圖1中示出的電極板所見的側面的圖。[0043]圖3是示出本發明中使用的電極板的實施方式的例子的圖。[0044]圖4是示出從箭頭方向觀察圖3中示出的電極板所見的側面的圖。[0045]圖5是示出電極板P與電極板N的重疊的實施方式的例子的圖。[0046]圖6是示出從箭頭方向觀察圖5中示出的電極板所見的側面的圖。[0047]圖7是示出電極板P』與電極板N』的重疊的實施方式的例子的圖。[0048]圖8是示出從箭頭方向觀察圖7中示出的電極板所見的側面的圖。[0049]圖9是示出電極板P」與電極板N」的重疊的實施方式的例子的圖。【具體實施方式】[0050][蓄電裝置][0051]本發明的一個實施方式的蓄電裝置具有至少一個電極，所述電極由一片金屬極耳和多片電極板形成。作為蓄電裝置，例如可列舉出鋰離子二次電池、雙電層電容器等。其中，本發明的蓄電裝置適於鋰離子二次電池。通常，屬於一個電極中的多片電極板與屬於另一個電極中的多片電極板逐片交替地重疊並被容納於蓄電裝置的外殼內。[0052][0053]一片電極板具有金屬箔、形成於金屬箔的單面或兩面的底塗層、以及在形成有底塗層的部分的一部分表面上形成的活性物質層。[0054](金屬箔)[0055]本發明中使用的金屬箔是現有的蓄電裝置中使用的公知的金屬箔。對金屬箔所使用的材料沒有特別限制，例如可列舉出鎳、鋁、鈦、銅等金屬；不鏽鋼、鎳合金、鋁合金、鈦合金、銅合金等合金等。[0056]關於鋰離子二次電池的正極中使用的電極板，作為金屬箔，優選使用鋁箔、更優選使用純鋁箔或含95質量％以上鋁的鋁合金箔。作為純鋁箔的例子，可列舉出A1N30材、A1085材，作為鋁合金箔的例子，可列舉出A3003材(Mn添加系)。[0057]關於鋰離子二次電池的負極中使用的電極板，作為金屬箔，優選使用銅箔、鋁箔。作為活性物質使用石墨時，金屬箔優選為銅箔。作為優選的銅箔，可列舉出純度95質量％以上的壓延銅箔或電解銅箔。作為優選的鋁箔，可列舉出與鋰離子二次電池的正極中可使用的鋁箔同樣的鋁箔。[0058]關於雙電層電容器的電極中使用的電極板，作為金屬箔，優選使用鋁箔。作為優選的鋁箔，可列舉出與鋰離子二次電池的正極中可使用的鋁箔同樣的鋁箔。[0059]從金屬箔或電極板的處理容易度、蓄電裝置的小型化的觀點出發，金屬箔的平均單片厚度優選為5μm?70μm、更優選為5μm?50μm。[0060]金屬箔的面積可以根據蓄電裝置的用途適當設定。例如，用作電動汽車用電源時，一片金屬猜的面積優選為5000mm2?1000000mm2、更優選為8000mm2?500000mm2。[0061]金屬箔可以是未開孔的箔，也可以是二維狀的網格箔、三維網絡狀的箔、衝孔金屬箔等開孔了的箔。金屬箔的表面可以實施公知的表面處理。作為表面處理，例如可列舉出粗糙化處理、蝕刻、矽烷偶聯處理、鉻酸鹽處理、陽極氧化、洗滌底漆、電暈放電、輝光放電等。需要說明的是，利用表面處理在表面形成電絕緣性的膜時，優選調整電絕緣性膜的厚度使得電極板作為集電體的功能不會降低。[0062](底塗層)[0063]底塗層優選與金屬箔的單面或兩面接觸地形成於金屬箔的單面或兩面。底塗層可以在金屬箔的一部分表面上形成，也可以整面形成。不僅可以在金屬箔的主表面形成，還可以在端面上也形成。作為在金屬箔的一部分表面上形成底塗層的方式，有:僅在金屬箔表面中的規定範圍內形成底塗層的方式、在金屬箔整面上將底塗層形成為點圖案(dotpattern)、線和間隔圖案(lineandspacepattern)等圖案狀的方式等。[0064]形成有底塗層的部分的面積優選為金屬箔的面積的95面積％以上。需要說明的是，在底塗層形成為圖案狀時，形成有底塗層的部分的面積是形成為陽紋的底塗層的面積和在形成為圖案狀的底塗層之間露出的金屬箔的面積的總和。[0065]底塗層的單面的單位面積重量為0.05?3g/m2、優選為0.1?2g/m2、更優選為0.1?0.7g/m2。為這種單位面積重量時，可降低蓄電裝置的內阻。另外，可將電極板彼此之間以及電極板與金屬極耳之間的焊接強度保持在適度的範圍內。[0066]底塗層的單位面積重量是底塗層的質量相對於底塗層的面積(底塗層形成為圖案狀時，該面積為僅底塗層的面積，不包含在形成為圖案狀的底塗層之間露出的金屬箔的面積)的比例。底塗層的質量例如可以如下算出:從電極板切出適當尺寸的試驗片，測定其質量Wtl，然後自試驗片剝離底塗層，測定剝離底塗層後的質量W1，由其差(Wtl-W1)算出。[0067]單位面積重量可以通過公知方法調整。例如，利用塗布形成底塗層時，可以通過用於形成底塗層的塗覆液的固體成分濃度、塗覆機的塗覆液投入口的間隙等進行調整。[0068]希望增加單位面積重量時，提高固體成分濃度、或增大間隙。希望減少單位面積重量時，降低固體成分濃度、或減小間隙。另外，也可以重複多次塗覆直至達到期望的單位面積重量。[0069]前述底塗層包含碳材料。底塗層中使用的碳材料優選能夠對底塗層賦予導電性。作為碳材料，可列舉出乙炔黑、科琴黑、爐黑等導電性炭黑；人造石墨、天然石墨等石墨；碳纖維、氣相沉積碳纖維、碳納米管、碳納米纖維等。其中，優選選自由石墨、導電性炭黑、碳納米管和碳納米纖維組成的組中的至少一者，更優選導電性炭黑。這些碳材料可以單獨使用I種或者組合2種以上使用。[0070]碳材料可以完全包埋在底塗層中，也可以在局部自底塗層露出的狀態下進行固定化。關於底塗層中的碳材料的分散狀態，只要是對底塗層賦予導電性的狀態，就沒有特別限制。另外，優選碳材料不會從底塗層脫落。[0071]可以選擇碳材料的粒徑，使得其與底塗層中的其它材料、前述金屬箔或後述活性物質層的粘結性良好。[0072]底塗層中所含的碳材料的量優選為I?60質量％、更優選為20?50質量％。以這種量包含碳材料時，底塗層的導電性提高，金屬箔與活性物質層之間的電阻降低。[0073]為了防止碳材料的脫落、提高金屬箔與底塗層的密合性或活性物質層與底塗層的密合性，可以在底塗層中含有粘結劑。可以在底塗層中含有的粘結劑的量相對於100質量份碳材料優選為20?300質量份、更優選為30?150質量份。作為粘結劑的例子，可列舉出丙烯酸類聚合物、乙烯基系聚合物、聚偏二氟乙烯、丁苯橡膠、多糖類、多糖類衍生物等。其中，從底塗層的非水電解液耐性的觀點出發，優選多糖類和多糖類衍生物。[0074]作為多糖類的具體例子，可列舉出殼多糖、脫乙醯殼多糖、纖維素和它們的衍生物。其中，優選脫乙醯殼多糖。作為多糖類衍生物的例子，可列舉出羥烷基化的多糖類、羧烷基化的多糖類、硫酸酯化的多糖類等。羥烷基化的多糖類從在溶劑中的溶解度高、容易形成底塗層的觀點出發是優選的。作為羥烷基的例子，可列舉出羥乙基、羥丙基、甘油基等。其中，優選甘油基。羥烷基化的多糖類可以通過公知方法製造。這些粘結劑可以單獨使用I種或者組合2種以上使用。所使用的2種以上的粘結劑可以是僅單純混合而成的物質，也可以是形成有交聯結構、互穿聚合物結構或半互穿聚合物結構的物質。其中，優選形成有交聯結構、互穿聚合物結構或半互穿聚合物結構的物質。[0075]底塗層中還可以根據需要包含公知的各種添加劑。作為該添加劑，可列舉出分散穩定劑、增稠劑、抗沉降劑、抗結皮劑、消泡劑、靜電塗裝性改良劑、防流掛劑、流平劑、交聯催化劑、抗收縮劑等。[0076]底塗層中包含多糖類或多糖類衍生物作為粘結劑時，優選包含有機酸作為添加齊U。有機酸的添加量相對於100質量份多糖類或多糖類衍生物優選為40?120質量份、更優選為40?90質量份。作為該有機酸，可列舉出羧酸、磺酸、膦酸等。其中，優選羧酸。作為羧酸的例子，可列舉出2-膦醯基丁烷-1，2，4-三羧酸、I,2，3，4-丁烷四羧酸以及均苯四甲酸等。這些有機酸可以單獨使用I種或者組合2種以上使用。[0077]作為在金屬箔上形成底塗層的方法，可列舉出濺射法、蒸鍍法、化學氣相沉積法等氣相法、浸潰法、印刷法等塗布法。其中，從可以利用輥對輥方式進行連續加工、可低成本化的觀點出發，優選塗布法。[0078]利用塗布法形成底塗層包括:製備包含構成底塗層的各成分或其前體的塗覆液，將該塗覆液塗布到金屬箔，進行乾燥。[0079]作為底塗層用塗覆液中使用的液體介質的例子，可列舉出N-甲基吡咯烷酮、Y-丁內酯等非質子性極性化合物、乙醇、異丙醇、正丙醇等質子性極性化合物、水等。適當設定塗覆液的固體成分濃度使得底塗層達到期望的單位面積重量。[0080]對將底塗層用塗覆液塗布到金屬箔的方法沒有特別限制，可以直接採用公知的塗布方法。具體而言，可列舉出流延法、棒塗法、浸潰法、印刷法等。其中，從容易控制塗布膜的厚度的觀點出發，優選棒塗、凹版塗布、凹版逆轉塗布、輥塗、邁耶棒塗布、刮刀塗布、刀塗、氣刀塗布、逗點塗布、狹縫塗布、滑動模塗布、浸潰塗布。在金屬箔的兩面上塗布時，可以逐個面進行塗布操作，也可以在兩面同時進行塗布操作。[0081]對塗布的塗覆液的乾燥方法沒有特別限制。乾燥溫度優選為100?300°C、更優選為120?250°C。乾燥時間優選為10秒?10分鐘。在這種條件下進行乾燥時，能夠將底塗層中的液體介質完全去除而不使底塗層中的各成分分解，能夠以高通量形成表面形狀良好的底塗層。[0082](活性物質層)[0083]活性物質層優選與形成有底塗層的部分的一部分表面接觸地在形成有底塗層的部分的一部分表面形成。此處，「形成有底塗層的部分」不僅包含在金屬箔表面上形成為陽紋的底塗層的部分，而且包含在形成為圖案狀的底塗層之間露出的金屬箔的部分。活性物質層以形成有底塗層的部分的一部分露出的方式、優選以形成有底塗層的部分的邊緣部分露出的方式而形成。活性物質層的面積優選為形成有底塗層的部分的面積(底塗層形成為圖案狀時，是形成為陽紋的底塗層的面積和在形成為圖案狀的底塗層之間露出的金屬箔的面積的總和)的80?99面積％、更優選為90?95面積％。在兩面形成活性物質層時，優選將形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分設置於兩面的相同位置。形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分的形狀沒有特別限定。[0084]活性物質層的厚度越大，則每I片電極板的電容越高，另一方面，蓄電裝置的內阻越高。因此，活性物質層的厚度可以適當設定，使得可獲得期望的電池容量且將內阻抑制為規定值以下。活性物質層的厚度優選為10μm?200μm。[0085]活性物質層通常包含活性物質、粘結劑、以及根據需要的導電助劑、添加劑。對於任一種材料，都可以根據蓄電裝置的種類使用公知的物質。[0086]關於鋰離子二次電池的正極中使用的活性物質層，作為活性物質，例如可以使用鈷酸鋰(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、鎳酸鋰(LiNiO2)、Co-Mn-Ni的3元系鋰化合物(Li(CoxMnyNiz)O2)、硫系化合物(TiS2)、橄欖石系化合物(LiFePO4、LiMnPO4)等。[0087]關於鋰離子二次電池的負極中使用的活性物質層，作為活性物質，例如可以使用人造石墨、天然石墨等碳材料；Sn、Si等金屬材料或半金屬材料；鈦酸鋰、氧化鈦等金屬氧化物。[0088]鋰離子二次電池的充電時，在正極活性物質中保持的鋰離子脫嵌而釋放到電解液中，電解液中的鋰離子被吸收到作為負極活性物質的碳材料的晶體層間，從而進行充電。另夕卜，放電時，與充電時相反，鋰離子自負極活性物質釋放，被正極活性物質吸收，從而進行放電。[0089]關於雙電層電容器的電極中使用的活性物質層，作為活性物質，例如可以使用活性炭。作為活性炭，可列舉出椰殼活性炭、纖維狀活性炭等。活性炭不因其活化方法而受到特別限定，可以使用利用水蒸氣活化法、化學試劑活化法等得到的活性炭。為了得到高容量的電容器，實施過鹼活化處理的活性炭、即鹼活化炭是合適的。[0090]雙電層電容器並非像鋰離子二次電池那樣的基於法拉第反應的蓄電體系。雙電層電容器是利用電解液中的陽離子和陰離子各自在電極中的活性物質表面形成雙電層的物理現象的蓄電體系。[0091]關於鋰離子二次電池、雙電層電容器的電極中使用的活性物質層，作為導電助劑，例如可以使用乙炔黑、科琴黑、爐黑等導電性炭黑；人造石墨、天然石墨等石墨；碳纖維、氣相沉積碳纖維、碳納米管、碳納米纖維等。[0092]關於鋰離子二次電池、雙電層電容器的電極中使用的活性物質層，作為粘結劑，例如可以使用聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯丙烯三元共聚物、丁二烯橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、聚四氟乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚偏二氟乙烯、聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、聚環氧氯丙燒、聚磷腈、聚丙烯腈等。[0093]對活性物質層的形成方法沒有特別限制，可以採用蓄電裝置的製造中使用的公知方法。例如，利用塗布法形成活性物質層時，首先，將活性物質與根據需要的導電助劑、粘結材料均勻分散於液體介質，得到塗覆液。該液體介質只要不會使底塗層變質就沒有特別限制。作為活性物質層用塗覆液中使用的液體介質，可列舉出與底塗層用塗覆液中可使用的液體介質同樣的物質。塗覆液的塗布方法和所塗布的塗覆液的乾燥方法可以直接採用底塗層形成時可採用的塗布方法和乾燥方法。乾燥後，優選進行壓制處理。通過壓制處理能夠得到高密度的活性物質層。[0094]本發明中使用的電極板除了具有金屬箔、底塗層和活性物質層之外，還可以具有耐熱層等其它的構件。耐熱層通常設置於活性物質層上。[0095]電極板不因其形狀而受到特別限制。例如，可列舉出如圖1所示的長方形狀、如圖3所示的具有切口的形狀等。[0096]〈金屬極耳〉[0097]金屬極耳只要是蓄電裝置中可使用的極耳就沒有特別限制。金屬極耳優選由金屬箔構成。金屬極耳的厚度優選為0.05?1mm、寬度優選為5?150mm、長度優選為10?100_。對金屬極耳所使用的材料沒有特別限制，例如可列舉出鎳、鋁、鈦、銅等金屬；不鏽鋼、鎳合金、鋁合金、鈦合金、銅合金等合金等。金屬極耳用的鋁箔優選為公知的實施過退火處理的鋁箔。退火處理優選在非活性或還原性氣氛中進行。處理溫度優選為100°C?500°C。處理時間根據處理溫度而不同，優選為I分鐘?I小時左右。[0098]作為金屬極耳用的銅箔，可列舉出壓延銅箔、電解銅箔。其中，壓延無氧銅箔由於容易焊接、焊接後的部分的耐久性高而優選。另外，作為該銅箔，優選使用實施過鉻酸鹽處理等防鏽處理、鍍鎳處理的銅箔。[0099]金屬極耳也可以由在金屬箔表面上施加金屬覆蓋層而成的層疊體箔構成。在金屬箔表面上形成金屬覆蓋層時，主要選擇含鎳的覆蓋層。鎳覆蓋層的厚度優選設定為I?5μm0[0100]優選在金屬極耳的表面的一部分貼附有絕緣薄膜。作為絕緣薄膜，優選由烯烴系高分子形成。將電極封入到外殼材料中，通過熱封進行密封時，貼附於金屬極耳表面的絕緣薄膜與外殼材料密封部分氣密地粘接，能夠確保金屬極耳與外殼材料之間的絕緣性。[0101][電極][0102]本發明中使用的電極由一片金屬極耳和多片電極板形成。構成本發明中使用的電極的多片電極板在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分彼此焊接，並且多片電極板中的至少I片在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分與金屬極耳焊接。以下有時將形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分(底塗層形成為圖案狀時，不僅包含露出的底塗層的部分，而且包含在形成為圖案狀的底塗層之間露出的金屬箔)稱為極耳焊接部。[0103]一組多片電極板優選以極耳焊接部彼此配置於相同位置的方式進行重疊。[0104]該多片電極板優選電極板的形狀、極耳焊接部的形狀大致相同。另外，關於在金屬箔的兩面形成有底塗層和活性物質層的多片電極板，優選的是各自表面的底塗層的圖案形狀和底塗層露出的位置的圖案形狀大致相同。這樣一來，以電極板的極耳焊接部配置於相同位置的方式重疊時，電極板的邊緣整齊，能夠減小蓄電裝置的體積。[0105]多片電極板的金屬箔的總厚度優選為0.2?2mm、更優選為0.3?1.5mm、進一步優選為0.5?1.5_。增大金屬箔的總厚度時，存在容易得到容量大的蓄電裝置的傾向。另一方面，減小金屬箔的總厚度時，在將多片電極板為了與金屬極耳焊接而匯集時，存在施加於極耳焊接部的彎曲應力容易被抑制在允許範圍內的傾向。關於多片電極板，例如，若為厚度20μm的金屬箔，則優選準備10?100片來重疊，若為厚度50μm的金屬箔，則優選準備4?40片來重疊。[0106]用於形成一個電極的一組多片電極板優選與用於形成另一個電極的另一組多片電極板逐片交替地重疊。進而，優選在用於形成一個電極的電極板與用於形成另一個電極的電極板之間夾設分隔件。[0107]另外，關於電極板與金屬極耳，使金屬極耳重疊於電極板的極耳焊接部。金屬極耳可以重疊於多片電極板的最外側的電極板的極耳焊接部，也可以在該多片電極板中的任意鄰接的2片電極板的極耳焊接部之間夾設金屬極耳來重疊。[0108]例如，電極板為如圖3和圖4所示的形狀時，多片電極板P和多片電極板N如圖5和圖6所示那樣重疊，可以將金屬極耳5p焊接於電極板P的極耳焊接部3p，可以將金屬極耳5n焊接於電極板N的極耳焊接部3n。另外，將多片電極板P』和多片電極板N』如圖7和圖8所示那樣重疊，可以將金屬極耳5p』焊接於電極板P』的極耳焊接部3p』，可以將金屬極耳5n』焊接於電極板N』的極耳焊接部3n』。[0109]焊接方法選擇用於將金屬彼此焊接的公知方法。例如，可列舉出TIG焊接、點焊(spotwelding)、雷射焊接、超聲波焊接等。其中，從焊接強度的觀點出發,優選超聲波焊接。[0110]焊接利用以下步驟進行。例如，可以將重疊了的電極板配置在砧座與焊頭之間，將金屬極耳配置於極耳焊接部，施加超聲波，進行一步法焊接。一步法焊接是指，將多片電極板與極耳成批焊接而非逐片地焊接，只要是成批進行處理，則超聲波的施加也可以分為數次進行。另外，也可以先將電極板彼此焊接，然後將金屬極耳焊接。可以通過改變焊接時的壓力、頻率、輸出功率、處理時間來改變焊接的程度。另外，可以通過改變焊頭的前端形狀來改變焊接面積。作為焊頭的前端部，例如可列舉出針狀、球狀等形狀。另外，焊頭的前端部可以採用像軋紋模具那樣賦予凹凸而具有多個接點的形狀。需要說明的是，焊接面積是與金屬極耳接觸並被施加超聲波的部分的面積。焊接面積可以根據極耳焊接部的形狀、面積等適當設定。例如，焊接面積相對於極耳焊接部的單面的面積，可以優選地設定為I?50%、更優選設定為2?40%。[0111]本發明的蓄電裝置中，可以將形成如前所述的結構的電極用作正極和負極，也可以將形成如前所述的結構的電極用作正極或負極中的任一者。另外，本發明的蓄電裝置可以一個電極使用形成如前所述的結構的電極，另一個電極使用公知的電極。[0112](分隔件)[0113]為了防止短路而在正極電極板與負極電極板之間設置分隔件S。作為分隔件，例如可列舉出由無紡布、織物、多孔薄膜等多孔絕緣性材料形成的分隔件。作為多孔薄膜的例子，可列舉出聚乙烯、聚丙烯制的微孔膜等。另外，於分隔件也可以設有包含無機氧化物顆粒的耐熱層。[0114]將如上所述中間夾著分隔件的正極和負極容納於金屬罐、層壓袋等外殼材料中。然後，投入電解質，使電解質浸滲到正極和負極中並去除水分，最後將外殼材料真空密封，從而可以得到蓄電裝置。其中，作為電解質使用凝膠狀或固體狀的電解質時，分隔件可以省去。[0115](電解質)[0116]作為電解質，可以使用鋰離子二次電池、雙電層電容器等蓄電裝置中使用的公知的材料。[0117]作為鋰離子二次電池用的電解質，例如可列舉出非水電解質液、聚合物電解質、無機固體電解質、熔鹽電解質等。[0118]非水電解質液是將電解質鹽溶解於非水性有機溶劑而成的溶液。作為電解質鹽，可列舉出六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)等含氟鋰鹽。作為非水性有機溶劑，可列舉出碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)等。[0119]作為聚合物電解質，可列舉出在聚環氧乙烷衍生物和包含該衍生物的聚合物、聚環氧丙烷衍生物和包含該衍生物的聚合物、磷酸酯聚合物、聚碳酸酯衍生物和包含該衍生物的聚合物等中含有上述電解質鹽而成的物質。[0120]作為無機固體電解質，可列舉出以硫化物系玻璃為主要成分的物質。例如，可列舉出將硫化鋰與選自由硫化矽、硫化鍺、硫化磷和硫化硼組成的組中的至少一者組合而成的玻璃陶瓷。其中，將硫化鋰與硫化磷組合而成的玻璃陶瓷由於離子傳導率高而優選使用。[0121]作為熔鹽電解質,例如,可列舉出將甲基丙基咪唑鐵雙氟磺醯胺(methyl-propyl-1midazolium-bis-fluoro-sulfonylamide)與雙三氟甲燒磺醯亞胺鋰組合而成的物質。[0122]作為雙電層電容器用的電解質，例如可列舉出水溶性電解液、非水溶劑電解液等。作為水溶性電解液，可列舉出硫酸水溶液、硫酸鈉水溶液、氫氧化鈉水溶液等。另外，非水溶劑電解液是將陽離子電解質、陰離子電解質溶解於非水溶劑而成的溶液。作為陽離子電解質，可列舉出四乙基銨鹽等。作為陰離子電解質，可列舉出四氟硼酸根離子(bf4_)、雙三氟甲基磺醯亞胺((CF3SO2)2NO等。作為非水溶劑，可列舉出碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)坐寸ο[0123](外殼材料)[0124]外殼材料可以選擇蓄電裝置中使用的公知的外殼材料，優選為層壓包裝材料。對層壓包裝材料的結構沒有特別限定，可列舉出在鋁箔的兩側具有聚合物層的材料。例如，作為成為蓄電裝置的外側的聚合物層從耐熱性、刺穿強度、平滑性、印刷性等的觀點出發，優選使用聚醯胺、在聚醯胺上層疊聚酯而成的材料等。內側的聚合物層使用熱塑性聚烯烴等作為熱密封材料。[0125]實施例[0126]以下示出實施例和比較例，進一步具體說明本發明。需要說明的是，本發明的範圍並不限定於本實施例。可以在不改變本發明的主旨的範圍內適當變更而實施。[0127]實施例1[0128][0129]將乙炔黑(電氣化學工業株式會社製造，商品名DENKABLACK(HS-100))10質量份、二羥丙基脫乙醯殼多糖(脫乙醯度86mol%，重均分子量9.0XIO4)5質量份、均苯四甲酸酐5質量份以及N-甲基-2-吡咯烷酮(工業用等級)混合，用溶解式攪拌機以轉速300rpm混合10分鐘。接著，使用均化器(家田貿易株式會社製造，產品名PR0200)以20000rpm處理30秒，得到固體成分濃度7質量％的底塗層用塗覆液。[0130][0131]將底塗層用塗覆液利用棒塗法塗覆到厚度20μm的鋁箔(A1N30材)的一個面的整面上。然後，在180°C下熱處理3分鐘將其乾燥。接著在另一個面也同樣地塗覆，得到在兩面形成有底塗層的鋁箔(以下有時稱為Al集電構件)。底塗層的單面的單位面積重量為0.5g/m2。關於單面的單位面積重量的測定，自Al集電構件準確地切出IOOmmXlOOmm的尺寸的小薄片，將該小薄片的單面用剝離劑(三彩化工株式會社製造，商品名NE0REVER#346)進行處理，自小薄片的單面剝離底塗層，根據剝離前後的質量差算出。[0132][0133]自Al集電構件切取IOOmmXIOOmm的尺寸的小薄片(以下有時稱為Al集電體)。[0134]將鈷酸鋰(日本化學工業株式會社製造，商品名CELLSEEDC)95質量份、乙炔黑(電氣化學工業株式會社製造，商品名DENKABLACK(粉狀品))2質量份、聚偏二氟乙烯(KUREHACORPORATION製造，商品名KFP0LYMER#1120)3質量份以及N-甲基_2_吡咯烷酮(工業用等級)95質量份混合，得到漿料。[0135]將自Al集電體的I個邊起寬度IOmmX長度IOOmm的邊緣部除外地、在Al集電體的兩面用刮刀法塗布前述漿料。然後，將其乾燥，進行壓制，在Al集電體的兩面分別形成寬度90mmX長度IOOmmX厚度50μm的正極活性物質層。將其作為正極電極板P」。將底塗層露出而未形成正極活性物質層的、寬度IOmmX長度IOOmm的邊緣部作為極耳焊接部3p」。[0136][0137]將人造石墨(昭和電工株式會社製造，商品名SCMG_AR)94質量份、乙炔黑(電氣化學工業株式會社製造，商品名DENKABLACK(粉狀品))I質量份、聚偏二氟乙烯(KUREHACORPORATION製造，商品名KFP0LYMER#9130)5質量份以及N-甲基-2-吡咯烷酮(工業用等級)94質量份混合，得到漿料。[0138]準備寬度IOOmmX長度IOOmmX厚度10μm的電解銅箔。[0139]將自電解銅箔的I個邊起寬度IOmmX長度IOOmm的邊緣部除外地、在電解銅箔的兩面用刮刀法塗布漿料。然後，將其乾燥，進行壓制，在電解銅箔的兩面分別形成寬度90mmX長度IOOmmX厚度55μm的負極活性物質層。將其作為負極電極板N」。將銅箔露出而未形成負極活性物質層的、寬度IOmmX長度IOOmm的邊緣部作為極耳焊接部3n」。[0140]如圖9所示，以極耳焊接部3p」和3n」朝相反方向伸出的方式將15片正極電極板和16片負極電極板逐片交替重疊，在正極電極板與負極電極板之間插入分隔件(P0LYP0REInternational,Inc.製造,商品名Celgard2500),得到負極電極板為最外層的電極板層疊體。[0141]接著，準備正極極耳(A1N30-H(鋁)製造，厚度0.5mm、寬度20mm、長度30mm)5p」。用超聲波焊接機將I片正極極耳5p」與電極板層疊體的正極電極板的極耳焊接部3p」15片接合。焊接在焊頭的前端角度90度、壓力0.3MPa、頻率20kHz和0.3秒的條件下進行。焊頭的前端為2mmX12mm的長方形,且焊接面積為24mm2。[0142]準備負極極耳(無氧銅製，厚度0.2mm、寬度20mm、長度30mm,鎳覆蓋Iμm)5η」。用超聲波焊接機將I片負極極耳5η」與電極板層疊體的負極電極板的極耳焊接部3η」16片接合。焊接在焊頭的前端角度90度、壓力0.3MPa、頻率20kHz和0.3秒的條件下進行。焊頭的前端為2mmX12mm的長方形,且焊接面積為24mm2。[0143]將該電極板層疊體在正極極耳和負極極耳分別露出的狀態下用鋁層壓包裝材料包覆，製成3個邊密封且I個邊有開口的袋狀。利用60°C的真空乾燥機去除水分。然後，作為有機電解液將LiPF6溶液(KISHIDACHEMICALC0.,Ltd.製造)注入，在真空氣氛下使其浸滲24小時。將鋁層壓包裝材料的開口部用真空密封機密封，製造評價試驗用的鋰離子二次電池。[0144][0145](極耳焊接強度的測定)[0146]測定利用臺式材料試驗機(OrientecCo,.Ltd.製造,STA-1150)在拉伸試驗模式下進行。將評價試驗用鋰離子二次電池的正極極耳和電池主體部分別用卡盤夾住固定，以5mm/min的速度向相反方向拉伸，測定直至斷裂為止的最大載荷，將其作為焊接強度。其中，以卡盤間距離設為50mm、極耳焊接部配置於卡盤間的中央的方式安裝。數值越大，表示焊接強度越高。將結果示於表I。[0147](內阻的測定)[0148]使用阻抗測量儀(日置電機株式會社製造，型號3532-80)以AC阻抗法在測定頻率IkHz下測定評價試驗用鋰離子二次電池的內阻。需要說明的是，以SOC(充電狀態)100%的狀態的值作為內阻值。將電池製造後的內阻值作為「初始值」，將結果示於表I。[0149](循環試驗)[0150]使用充放電裝置(Τ0Υ0SYSTEMC0.，LTD.製造)，對評價試驗用鋰離子二次電池在電流倍率IOC下進行200個循環的充放電。然後，測定內阻。其中，截止電壓設為2.7?4.2V、且SOC設為100%進行測定。將200個循環的充放電後的內阻值記為「200個循環後」，將結果示於表I。[0151]實施例2[0152]將正極電極板的片數改變為30片、將負極電極板的片數改變為31片，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0153]實施例3[0154]將正極電極板的片數改變為50片、將負極電極板的片數改變為51片，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0155]實施例4[0156]將正極電極板的片數改變為80片、將負極電極板的片數改變為81片，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0157]實施例5[0158]將一片鋁箔的厚度改變為30μm，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0159]實施例6[0160]將一片鋁箔的厚度改變為50μm，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0161]實施例7[0162]調整底塗層用塗覆液的固體成分濃度，將單面的單位面積重量改變為1.2g/m2，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0163]實施例8[0164]調整底塗層用塗覆液的固體成分濃度，將單面的單位面積重量改變為2.7g/m2，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0165]實施例9[0166]在正極電極板的製造中使用厚度20μm的鋁箔(A1N30材)來代替Al集電體，在負極電極板的製造中使用由下述方法得到的Cu集電體來代替電解銅箔，除此之外通過與實施例2同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0167]需要說明的是，極耳焊接強度的測定在焊接了負極極耳的部分進行來代替在焊接了正極極耳的部分進行，除此之外通過與實施例2相同手法進行。[0168][0169]將實施例1中製備的底塗層用塗覆液用棒塗法塗覆到厚度IOym的電解銅箔的一個面的整面。然後，在180°C下熱處理3分鐘將其乾燥。接著，在另一個面也同樣塗覆，得到在兩面形成有底塗層的銅箔(以下有時稱為Cu集電構件)。底塗層的單面的單位面積重量為0.5g/m2。關於單面的單位面積重量的測定，自Cu集電構件準確地切出IOOmmXIOOmm的尺寸的小薄片,對該小薄片的單面用剝離劑(三彩化工株式會社製造，商品名NE0REVER#346)進行處理，自小薄片的單面剝離底塗層，根據剝離前後的質量差算出。自Cu集電構件切出IOOmmXIOOmm的尺寸的小薄片。將該小薄片作為Cu集電體。[0170]實施例10[0171]在底塗層用塗覆液的製備中，將乙炔黑改變為石墨(TimcalLtd製造，商品名C-NERGYKS6L)，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果不於表I。[0172]實施例11[0173]在底塗層用塗覆液的製備中，將乙炔黑改變為碳納米管(昭和電工株式會社製造，商品名VGCF-H)，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0174]比較例I[0175]調整底塗層用塗覆液的固體成分濃度，將單面的單位面積重量改變為4.8g/m2，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0176]比較例2[0177]調整底塗層用塗覆液的固體成分濃度，將單面的單位面積重量改變為8.9g/m2，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0178]比較例3[0179]在正極電極板的製造中使用厚度20μm的鋁箔(A1N30材)來代替Al集電體，除此之外通過與實施例1同樣的手法製造鋰離子二次電池，進行評價。將結果示於表I。[0180][表I]【權利要求】1.一種蓄電裝置，其具有至少一個電極，所述電極由一片金屬極耳和多片電極板形成，電極板具有:金屬箔、形成於金屬箔的單面或兩面的底塗層、以及在形成有底塗層的部分的一部分表面上形成的活性物質層，底塗層包含碳材料，且單面的單位面積重量為0.05?3g/m2，多片電極板在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分彼此焊接，並且，多片電極板中的至少I片在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分與金屬極耳焊接。2.根據權利要求1所述的蓄電裝置，其中，多片電極板的金屬箔的總厚度為0.2?2mmο3.根據權利要求1或2所述的蓄電裝置，其中，底塗層包含I?60質量％的碳材料。4.根據權利要求1?3中任一項所述的蓄電裝置，其中，底塗層相對於100質量份碳材料包含20?300質量份的粘結材料。5.根據權利要求4所述的蓄電裝置，其中，粘結材料為脫乙醯殼多糖或其衍生物。6.根據權利要求1?5中任一項所述的蓄電裝置，其中，活性物質層的面積為形成有底塗層的部分的面積的80?99面積％。7.根據權利要求1?6中任一項所述的蓄電裝置，其中，金屬極耳包含選自由鋁、銅和鎳組成的組中的至少一者。8.根據權利要求1?7中任一項所述的蓄電裝置，其中，金屬箔為鋁箔或銅箔。9.根據權利要求1?8中任一項所述的蓄電裝置，其中，I片金屬箔的厚度為5?70μm010.根據權利要求1?9中任一項所述的蓄電裝置，其中，碳材料包含選自由石墨、導電性炭黑、碳納米管和碳納米纖維組成的組中的至少一者。11.根據權利要求1?10中任一項所述的蓄電裝置，其為鋰離子電池。12.—種權利要求1?11中任一項所述的蓄電裝置的製造方法，其包括以下的工序:準備多片電極板的工序，所述電極板具有金屬箔、形成於金屬箔的單面或兩面的底塗層、以及在形成有底塗層的部分的一部分表面上形成的活性物質層；以及，焊接工序，將多片電極板在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分彼此焊接，並且將多片電極板中的至少I片在形成有底塗層的部分且未形成活性物質層的部分與金屬極耳焊接。13.根據權利要求12所述的製造方法，其中，焊接工序利用一步法焊接進行。14.根據權利要求12或13所述的製造方法，其中，焊接工序利用超聲波焊接進行。【文檔編號】H01M10/058GK103891029SQ201380003647【公開日】2014年6月25日申請日期:2013年8月29日優先權日:2012年8月29日【發明者】橫內仁,大森將弘,國澤政智申請人:昭和電工株式會社