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公開番号2025168640
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-11
出願番号2025039096
出願日2025-03-12
発明の名称電池のモノセルを製造する方法、および電池を製造する方法
出願人レナタ・アーゲー
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 10/058 20100101AFI20251104BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】貼り合わせを必要とすることなしに、取り扱いが容易な十分な剛性を有する平面電池のためのモノセルを製造する方法を提供する。
【解決手段】第1の箔から、第1の電極の被覆された部分の形状が、切り取りレーンに沿って部分的に切り取られる。第1の箔は、セパレータシート間に挿入され、前記セパレータシートにおける少なくとも一対の位置合わせ開口が、互いに対して位置合わせされ、かつ、第1の箔における位置合わせ開口に対して位置合わせされる。第2の箔はその後、前記第1のアセンブリの上または下に配置され、第2の箔における位置合わせ開口が第1のアセンブリにおける位置合わせ開口に位置合わせされる。第2のアセンブリ28から、モノセルが、所定の形状に従って切り取られる。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
平面電池のためのモノセル（１）を製造する方法であって、
前記モノセルは、第１および第２の電極（５，２）を含み、各電極は、被覆された金属箔部分（６，３）と、被覆されていない金属タブ（７，４）とを含み、前記被覆された箔部分および前記タブは、互いに対して所定位置を有し、ならびに所定形状および所定表面積を有し、前記第１の電極（５）は、前記第１の電極の前記タブ（７）の位置（１９）を除いて前記第１の電極の前記被覆された箔部分（６）の周縁に沿って延びる付着レーン（１０）に沿って互いに付着された２枚のセパレータシート（８，９）間に挟まれ、前記セパレータシート（８，９）は、前記第１の電極の前記被覆された箔部分（６）が挿入されたポケット（１１）を形成し、前記第１の電極の前記タブ（７）の一部分（７ｂ）が前記ポケット（１１）から出るように延び、前記第２の電極（２）が前記ポケット（１１）に付着され、
前記方法は、
・第１および第２の金属箔（１４，２０）を設けるステップであって、各箔は前記第１および第２の電極それぞれの化学成分を含むコーティングを含む、ステップと、
・前記第１の箔（１４）において、前記第１の電極の前記被覆された箔部分（６）を、所定形状に従って、前記形状の周縁に沿って延びる切り取りレーン（１７）において箔材料を除去することによって部分的に切り取るステップであって、前記第１の電極の前記被覆された箔部分（６）が、前記第１の電極（５）の前記タブ（７）の前記所定位置（１９）において前記第１の箔（１４）に付着されたままである、ステップと、
・前記第１の箔（１４）において第１の位置合わせ開口（１８，１８ａ）を切り取るステップと、
・前記第２の箔（２０）において第２の位置合わせ開口（２３ａ）を切り取るステップと、
・第１および第２のセパレータシート（２５）を設けて前記第１および第２のセパレータシートそれぞれにおいて少なくとも一対の位置合わせ開口（２６）を切断するステップと、
・切断された前記第１の箔（１４）を前記第１および第２のセパレータシート（２５）間に、前記セパレータシート（２５）が前記切り取りレーン（１７）に沿って互いに対向するように挿入し、前記セパレータシートの前記一対の位置合わせ開口（２６）を相互に位置合わせし、および前記第１の箔（１４）における前記第１の位置合わせ開口（１８，１８ａ）に位置合わせするステップと、
・その後、前記切り取りレーン（１７）に沿って前記セパレータシート（２５）を互いに付着させることにより、前記第１の電極（５）の部分的に切り取られた被覆された箔部分（６）を包含する前記ポケット（１１）を含む第１のアセンブリ（２７）を得るステップと、
・前記第２の箔（２０）における前記第２の位置合わせ開口（２３ａ）が、前記セパレータシート（２５）における前記一対の位置合わせ開口（２６）に、および前記第１の箔（１４）における前記第１の位置合わせ開口（１８，１８ａ）に位置合わせされるように、前記第２の箔（２０）を前記第１のアセンブリ（２７）に位置合わせするステップと、
・その後、前記第２の箔（２０）を前記第１のアセンブリ（２７）に付着させることにより、第２のアセンブリ（２８）を得るステップと、
・前記付着レーン（１０）および前記タブ（７，４）の外形に従う切り取りライン（２９）に沿って前記第２のアセンブリ（２８）を切断するステップと
を含む、方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
・前記セパレータシート（２５）間に前記第１の箔（１４）を挿入する前に、前記第１の箔において第１のタブ開口（１８ｂ）を切り取るステップであって、前記第１のタブ開口は、前記所定位置において前記第２の電極（２）の前記タブ（４）の少なくとも所定表面積をカバーする、ステップと、
・前記第２の箔（２０）を前記第１のアセンブリ（２７）に位置合わせする前に、前記第２の箔において第２のタブ開口（２３ｂ）を切り取るステップであって、前記第２のタブ開口は、前記第１のタブの前記一部分（７ｂ）の前記所定位置において、前記ポケット（１１）から出るように延びる前記第１のタブ（７）の前記一部分（７ｂ）の少なくとも前記所定表面積をカバーする、ステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の箔における前記位置合わせ開口および前記タブ開口（１８ｂ）が、単一の連続開口（１８）を形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記セパレータシート（２５）における前記一対の位置合わせ開口（２６）のうちの一つが、前記第２の電極（２）の前記タブ（４）の、および前記ポケット（１１）から出るように延びる前記第１の電極（５）の前記タブの前記一部分（７ｂ）の前記所定表面積をカバーする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２の箔（１４，２０）は、前記箔の一辺に沿った被覆部分（１５，２１）および非被覆ストリップ（１６，２２）を有する矩形箔であり、前記切り取りレーン（１７）ならびに前記第１および第２の位置合わせ開口（１８，１８ａ，２３ａ）は、前記モノセルの前記タブ（７，４）が前記非被覆ストリップ（１６，２２）の材料から形成され、前記モノセルの前記被覆電極部分（６，３）が前記箔の前記被覆部分（１５，２１）から形成されるように形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１および第２の箔（１４，２０）は完全に被覆された箔であり、前記方法は、前記タブ（７，４）の少なくとも前記所定表面積に対応するエリア（４０，４１）における前記それぞれの箔のコーティングを、前記タブ（７，４）の前記所定位置において除去する追加ステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１および第２の箔（１４，２０）ならびに前記セパレータシート（２５）における前記位置合わせ開口（１８，１８ａ，２３ａ，２６）は形状が矩形である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法に従って複数のモノセル（１）を製造することと、
前記モノセルを容器の中に積層することと、
前記モノセルの前記第１および第２の電極（５，２）の前記タブ（７，４）をそれぞれの電池接点に接続することと、
前記容器を閉鎖および封止することと
によって電池を製造する方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は電池に関し、詳しくは複数の積層された電池セルを含む電池に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電池セルは、セパレータシートによって分離された２つ以上の電極を含む。セルは、巻回（ｗｉｎｄｉｎｇ）、折り畳み（ｆｏｌｄｉｎｇ）、積層（ｓｔａｃｋｉｎｇ）を含むさまざまな製造技術によって製造され得る。積層技法によれば、複数のモノセル（ｍｏｎｏｃｅｌｌ）が積層されて一緒にされ、各モノセルは２枚のセパレータシート間に挿入された第１の電極（通常はカソード）を含む。セパレータシートはカソードの周縁に沿って熱または接着剤によって接合され、その後、アノードと同じ形状および寸法を有するポケットを形成するように切断される。カソードを包含するこれらのポケットはその後、アノードと交互に積層されて金属容器に入れられ、これらの電極から延びるタブが、電池の接点との接続を目的として溶接されて一緒にされる。容器は、最終的な封止の前に液体電解質によって充填される。代替的に、積層されたセルは、アルミラミネートパウチに統合されてもよい。積層セル電池の一般的な利点は、セルの形状が特定の形式に限定されないので、かかる電池をさまざまな形状で製造できる点である。
【０００３】
カソード包含ポケットとアノードとの各対がモノセルを形成し、それゆえ電池は複数の積層モノセルを含む。しかしながら、電池のサイズが小さくなればなるほど、セパレータ層間のカソードの位置を制御することが難しくなる。その結果、セルサイズが小さくなるにつれて精度および効率が低下する。さらに、個々のモノセルの取り扱いおよび位置合わせは、サイズが小さくなるほど難しくなる。
【０００４】
改良された組み立て方法が開発されている。ここで、モノセルは、セパレータシートの連続ロール間に、所望のセル形状に切断されたカソードシートを配置することと、その上または下にアノードシートを配置することと、熱および圧力を加えながらシートを貼り合わせ、次いで所望の形状に従ってモノセルを切り取ることとによって製造される。これにより、モノセルの剛性が増し、処理速度の高速化が可能になる。
【０００５】
しかしながら、どんな種類のセパレータシートでも簡単に貼り合わせて一緒にすることができるわけではない。さらに、貼り合わせに使用される圧力および熱は、セパレータおよび電極を損傷し得るので、モノセルを組み立てて電池にしたときに、短絡または電解質の吸着不足のような望ましくない結果を引き起こし得る。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、添付の特許請求の範囲に係る電池用モノセルを製造する方法に関する。本発明の方法によれば、第１の被覆金属箔、第２の被覆金属箔、および一対のセパレータシートに切り取りパターンが製造される。第１の箔は第１の電極を製造するべく使用され、第２の箔はモノセルの第２の電極を製造するべく使用される。第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとしてよく、その逆でもよい。本発明が以下において、第１の場合（第１の電極がカソード、第２の電極がアノード）について要約されるが、カソードおよびアノードという用語は逆にしてもよい。
【０００７】
カソード箔から、カソードの被覆部分の形状が、切り取りレーンに沿って部分的に切り取られる。この切り取りは、当該被覆部分がカソードタブの所定位置において箔に付着したままであるという意味で部分的である。第１箔の切り取りパターンが付加的に、位置合わせ開口を含む一方、アノード箔および当該対のセパレータシートにおける切り取りパターンもまた、それぞれの位置合わせ開口を含む。カソード箔は、セパレータシート間に挿入される。ここで、前記セパレータシートにおける少なくとも一対の位置合わせ開口が、互いに対して位置合わせされ、かつ、カソード箔の位置合わせ開口に対して位置合わせされる。当該対のセパレータシートはその後、切り取りレーンに沿って接合され、被覆されたカソード部分を包含するポケットを含む第１のアセンブリを形成する。アノード箔がその後、前記第１のアセンブリの上または下に配置され、アノード箔における位置合わせ開口が第１のアセンブリにおける位置合わせ開口に位置合わせされる。アノード箔が、第１のアセンブリに付着されて第２のアセンブリが得られる。第２のアセンブリから、モノセルが、所定の形状に従って切り取られる。
【０００８】
被覆されたカソード部分を初期に箔に付着させたままとすることにより、かつ、それぞれの位置合わせ開口を設けることにより、当該対のセパレータシート間のカソード箔の正しい位置決めが可能になる。アノード箔を第１のアセンブリに付着させることにより、貼り合わせを必要とすることなしに、取り扱いが容易な十分な剛性を有するモノセルを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
積層技法による電池の製造に適したモノセルを示す。
図２ａないし図２ｄは、図１に示されたモノセルの４つの部品を示す。
本発明の第１の実施形態に係るカソード箔、アノード箔、および２枚のセパレータシートの切断パターンを示す。
本発明の第１の実施形態に係るカソード箔、アノード箔、および２枚のセパレータシートの切断パターンを示す。
本発明の第１の実施形態に係るカソード箔、アノード箔、および２枚のセパレータシートの切断パターンを示す。
第１の実施形態に従って、図３ないし図５に示された切断された箔およびシートが、モノセルを形成するためにどのように組み立てられるのかを示す。
第１の実施形態に従って、図３ないし図５に示された切断された箔およびシートが、モノセルを形成するためにどのように組み立てられるのかを示す。
図７に示された組み立てステップによって得られたアセンブリからどのようにしてモノセルが切り取られるのかを示す。
図３から図８に示された実施形態の若干の変形例を示す。
連続生産ラインにおいて本発明の方法を適用するための、連続箔およびセパレータシートに適用可能な切断パターンを示す。
本発明の第２の実施形態に係るカソード箔およびアノード箔の切断パターンを示す。
本発明の第２の実施形態に係るカソード箔およびアノード箔の切断パターンを示す。
第２の実施形態に係るモノセルのアセンブリを示す。
追加の位置合わせ開口が設けられている本発明の方法に適用可能な切断パターンの代替セットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、上述された積層法を使用して電池を製造するのに適したモノセル１を示す。電池は、図２ａないし図２ｄに別々に示した一定数の重ね合わせ部品を含む。モノセルの底部には、複数の電極のうちの一つが存在する。この例示的なケースでは、アノード２が図２ａに示されてはいるが、カソードであってもよい。アノードは、被覆電極部分３および非被覆タブ４を含む被覆金属箔から形成される。アノードコーティングは、再充電可能リチウムイオン電池の場合、グラファイトコーティングであってよい。タブ４はアノード箔と一体である。すなわち、タブは、被覆部分３から出るように延びる箔の非被覆部分である。アノードは「Ｄ」字形態に切断されているが、これは単に一つの例示的なモノセル形状にすぎない。他の形状も可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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