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公開番号2025014600
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117291
出願日2023-07-19
発明の名称二次電池の製造方法
出願人トヨタバッテリー株式会社
代理人個人
主分類H01M 10/058 20100101AFI20250123BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電極体の対向部分において電解液中の添加剤と電解液中に溶出したNaイオンとが結合した難溶性のNa塩が偏在することによる抵抗の増加を好適に抑制することができる二次電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】二次電池の製造方法は、正極及び負極を準備する電極準備工程と、正極集電体が露出した正極露出部を除く正極集電体の端部及び負極集電体が露出した負極露出部を除く負極集電体の端部の少なくとも一方の表面上にトラップ層を形成するトラップ層形成工程と、セパレータを介して正極及び負極を含む電極体を作製する電極体作製工程と、電極体を外装体内に収容する電極体収容工程と、添加剤を含有する電解液を電極体のトラップ層側と反対側の一端からトラップ層側の他端に向けて電極体内に浸透させる浸透工程と、を有し、トラップ層は、電極体から電解液中に溶出したNaイオンと結合するナトリウムトラップ剤を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
正極集電体の端部を除いた前記正極集電体の表面上に正極合材層が形成された正極、及び負極集電体の端部を除いた前記負極集電体の表面上に負極合材層が形成された負極を準備する電極準備工程と、
正極集電体が露出した正極露出部を除く正極集電体の端部及び負極集電体が露出した負極露出部を除く負極集電体の端部の少なくとも一方の表面上にトラップ層を形成するトラップ層形成工程と、
セパレータを介して前記正極及び前記負極を含む電極体を作製する電極体作製工程と、
前記電極体を外装体内に収容する電極体収容工程と、
添加剤を含有する電解液を前記電極体の前記トラップ層側と反対側の一端から前記トラップ層側の他端に向けて前記電極体内に浸透させる浸透工程と、
を有し、
前記トラップ層は、前記電極体から前記電解液中に溶出したナトリウムイオンと結合するナトリウムトラップ剤を含む二次電池の製造方法。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
前記トラップ層は、前記正極合材層及び前記負極合材層の少なくとも一方に隣接するように配置される請求項１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記ナトリウムトラップ剤は、リチウムビス（オキサラト）ボレートである請求項１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記電極体は、それぞれ長尺なシート状の前記正極と前記負極とを長尺なシート状の前記セパレータを介して重ねて捲回した捲回電極体である請求項１に記載の二次電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は二次電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池は、例えば、セパレータを介して正極及び負極を含む電極体と、電解液と、を外装体内に収容している。このような二次電池を製造する際、電解液を電極体内に浸透させる工程が行なわれる。添加剤を含有した電解液を用いると、添加剤が電解液の浸透方向の先端に集中する場合がある。電解液を浸透させた後、添加剤が集中して添加剤の濃度が高くなる部分では、リチウム析出耐性が低下して抵抗が増加する虞がある。そこで、電極体において添加剤が高い濃度で偏在することによる抵抗の増加を抑制する技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、ラミネート型リチウムイオン二次電池の製造方法は、（Ａ）正極、負極およびセパレータを含む積層型電極群を組み立てること、ここで正極および負極の少なくとも一方は、ナトリウムを含有している；（Ｂ）リチウムビス（オキサラト）ボラートを含有する電解液を調製すること；（Ｃ）積層型電極群の積層方向と直交する方向の一端を電解液に浸すこと、ここで電解液は、一端から、該一端に対向する他端に向かって浸透することになる；および（Ｄ）他端まで電解液が浸透した後、積層型電極群から、他端を含む所定領域を除去すること；を含むラミネート型リチウムイオン二次電池の製造方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、正極板と負極板とがセパレータを挟んで捲回される捲回体を有する非水電解質二次電池の負極板、非水電解質二次電池、非水電解質二次電池の製造方法、及び非水電解質二次電池の正極板が開示されている。特許文献２には、負極板は、負極基材の表面に負極合剤層を有し、負極合剤層は、電極体の捲回軸方向に対して、セパレータを挟んで正極板の正極合剤層に対向する対向部分と、正極板の正極合剤層に対向しない非対向部分とを有し、負極合剤層は、対向部分側の端部から浸透した電解液と、非対向部分側の端部から浸透した電解液とが合流して形成される添加剤の偏在範囲の少なくとも一部が非対向部分に配置されるように、対向部分側の端部からの浸透性と非対向部分側の端部からの浸透性とが設定されていることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－２６２９７号公報
特開２０１９－１９２３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、電解液は、負極の表面上にＳＥＩ（ＳｏｌｉｄＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）膜と呼ばれる被膜を形成するＬｉＢＯＢ（リチウムビス（オキサラト）ボレート）等を添加剤として含有する。ここで、電極体には、ナトリウム（Ｎａ）成分が不可避的に含まれている。そのため、ＬｉＢＯＢを含有する電解液が電極体内に浸透すると、電極体から電解液中にナトリウム（Ｎａ）イオンが溶出する。ＬｉＢＯＢを含有する電解液は、電極体の端から中央部に向かって浸透するため、電解液中に溶出したＮａイオンも電極体の端から中央部に向かって移動する。このとき、電極体から電解液中に溶出したＮａイオンとＮａイオンの後を追うように移動する電解液に含まれるＢＯＢイオンとが結合することにより、難溶性のＮａ塩であるナトリウムビスオキサレートボレート（ＮａＢＯＢ）が生成される。
【０００７】
特許文献１に記載されるように、積層型の電極体（積層型電極群）に対してその一端から電解液を浸透させると、電解液中に溶出したＮａイオンを電極体の他端に偏在させることができる。そのため、電解液を電極体内に浸透させた後に他端を含む所定領域を除去することで、電極体における難溶性のＮａ塩の偏在による抵抗の増加が抑制され得る。しかしながら、特許文献１に記載の技術は、他端を含む所定領域を除去する必要があるため、積層型の電極体には適用できるものの、捲回型の電極体には適用できないという問題があった。
【０００８】
特許文献２に記載の技術は、捲回型の電極体（捲回体）の一端側（対向部分側）から浸透する電解液の浸透速度と他端側（非対向部側）から浸透する電解液の浸透速度との間に差を生じさせることができる。しかしながら、電極体の幅が長くなるほど電解液の移動距離が長くなるため、電極体の幅方向の両端から浸透する電解液の流れが対向部分で停止してＮａイオンが対向部分に偏在する可能性が高くなる。そのため、特許文献２に記載の技術では、捲回型の電極体における難溶性のＮａ塩の偏在による抵抗の増加を十分に抑制できない場合があるという問題があった。
【０００９】
本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、電極体の正極合材層及び負極合材層が対向する部分において電解液中の添加剤と電解液中に溶出したＮａイオンとが結合した難溶性のＮａ塩が偏在することによる抵抗の増加が好適に抑制された二次電池の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施の形態にかかる二次電池の製造方法は、正極集電体の端部を除いた正極集電体の表面上に正極合材層が形成された正極、及び負極集電体の端部を除いた負極集電体の表面上に負極合材層が形成された負極を準備する電極準備工程と、正極集電体が露出した正極露出部を除く正極集電体の端部及び負極集電体が露出した負極露出部を除く負極集電体の端部の少なくとも一方の表面上にトラップ層を形成するトラップ層形成工程と、セパレータを介して正極及び負極を含む電極体を作製する電極体作製工程と、電極体を外装体内に収容する電極体収容工程と、添加剤を含有する電解液を電極体のトラップ層側と反対側の一端からトラップ層側の他端に向けて電極体内に浸透させる浸透工程と、を有し、トラップ層は、電極体から電解液中に溶出したナトリウムイオンと結合するナトリウムトラップ剤を含む。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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