专利名称：固体电解质电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含卷绕电极体的固体电解质电池，所述卷绕电极体具有通过固体电解质层层叠并在纵向卷绕的带状正极和带状负极。
近年来，电子设备正在减小其尺寸以便成为便携式设备并改善其性能。与此相适应，作为储能电源的电池也应该减小尺寸并具有更高的容量。具有高运行电压和高能量密度的锂离子二次电池获得了特别的注意。目前的锂离子二次电池使用非水电解质溶液，这产生了所述电解质溶液泄漏的问题。为了解决这个问题，已经对使用凝胶电解质和固体电解质的电池进行了研究。这些电池没有电解质泄漏问题，具有可以使电池更薄并且具有柔性的优点，目前广泛用于小尺寸便携设备。
已经按如下生产常规的薄型电池。把带状正极、隔板、带状负极层叠成层叠体，并把该层叠体卷绕成卷绕电极体。此后，把电极引线连接到所述正极和所述负极上，把所述卷绕电极通过在塑料薄膜层压部件的几个位置上的热封或真空密封而包裹在塑料薄膜层压部件中，获得薄型电池。
但是，在常规固体电解质电池中，当所述电池受到外力挤压时，在所述电池的正极和负极之间可能引起短路，这又会产生发热和冒烟，损坏整个电池。而且，目前的电池使用没有裸露电极集电体的带状电极，当这种电极卷绕时，最外层也有电极活性材料层，这部分电极活性材料并不使用，因此导致体积能量密度的损失。
因此，本发明的一个目的是提供一种能抑制在所述电池受到挤压和变形时引起损坏的固体电解质电池。
根据本发明的固体电解质电池包含由正极和负极组成的卷绕电极体，所述正极具有两面涂覆有正极活性材料层的带状电极集电体，所述负极具有两面涂覆有负极活性材料层的带状电极集电体。所述正极和所述负极通过固体电解质层层叠并沿长度方向上卷绕。所述卷绕电极在其长度方向上位于最外周的一端具有集电体一侧裸露的部分，所述集电体一侧裸露的部分以一圈或多圈覆盖了所述卷绕电极体外周。
在具有根据本发明的上述结构的固体电解质电池中，位于所述最外周的电极的一端具有集电体一侧裸露的部分，该部分以一圈或多圈覆盖了所述卷绕电极体外周。因此，即使所述电池受压变形并在正极和负极之间引起短路，在其早期阶段，所述集电体裸露的部分扩散出短路产生的热量，从而对电极活性材料层几乎没有影响并且不损坏整个电池。
图1是表示根据本发明的凝胶电解质电池的结构实例的透视图。
图2是图1所示的凝胶电解质电池关于X-Y线的截面图。
图3是表示在图1所示的凝胶电解质电池中所用的卷绕电极体的透视图。
图4是示意表示在图1所示的凝胶电解质电池中所用正极的透视图。
图5是示意表示在图3所示的卷绕电极体的卷绕终端部分的截面图。
图6是示意表示在图1所示的凝胶电解质电池中所用负极的透视图。
图7是示意表示在图3所示的卷绕电极体的卷绕起始部分的截面图。
图8是示意表示的所述负极的另一种结构实例的透视图。
图9是示意表示使用图8所示负极的卷绕电极体的卷绕终端部分的截面图。
现在将描述本发明的优选实施方案。
图1和图2表示根据本发明的一个实施方案的凝胶电解质电池的结构实例。凝胶电解质电池1包含带状正极2、相对于正极2布置的带状负极3、以及布置在正极2和负极3之间的凝胶电解质层4。凝胶电解质电池1制造如下。把正极2和负极3通过凝胶电解质层4层叠，并在长度方向上卷绕，形成图3所示的卷绕电极体5，然后用绝缘材料制成的电池壳薄膜6覆盖并密封。正极端子7连接到正极2上，负极端子8连接到负极3上。正极端子7和负极端子8插入密封部分中，所述密封部分是电池壳薄膜6的周围部分。
如图4所示，正极2包含在正极集电体2b的两面形成的正极活性材料层2a，正极集电体2b是例如一种金属箔，如铝箔。
如下所述制造正极活性材料层2a。首先，把正极材料、导电材料和结合剂均匀混合，获得正极复合剂。把这种正极复合剂分散在溶剂中形成浆料。然后把这种浆料用流延法等方法均匀涂敷在正极集电体2b上，并在高温下干燥，排出所述溶剂。这里，所述正极活性材料、导电材料、结合剂和溶剂必须均匀分散，并且它们的混合比例不限制于特定的比例。
这里，作为所述正极活性材料，可以使用锂和过渡金属的复合氧化物，如LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4。一种或一种以上的过渡金属元素可以混合使用，如LiNi0．5Co0．5O2。
此外，所述导电材料可以是例如碳材料。而且，所述结合剂可以是例如聚偏氟乙烯。而且所述溶剂可以是例如N-甲基吡咯烷酮。
如图4所示，正极2有一个正极集电体一面裸露部分10a，其中，只在正极集电体2b的一面形成正极活性材料层2a，留下另一个面露出。
在制造卷绕电极体5时，这种正极集电体一面裸露的部分10a位于外周。如图5所示，该正极集电体一面裸露的部分10a覆盖卷绕电极体5的最外一圈。在卷绕电极体5的这个最外周中，对着正极集电体一面裸露的部分10a不布置负极3。只有正极集电体一面裸露的部分10a覆盖卷绕电极体5的最外周。
此外，靠近正极集电体一面裸露部分10a的卷绕电极体5的终端部分是正极集电体两面裸露的部分10b，在正极集电体2b的两个面都没有正极活性材料层2a。如图5所示，这种正极集电体两面裸露的部分10b覆盖正极一面裸露部分10a，作为卷绕集电体5的另一个最外周。在下面的解释中，上述正极集电体一面裸露部分10a和正极集电体两面裸露部分10b将只称为正极裸露部分10。
此外，正极2具有通过点焊或超声波焊接在其长度方向连接到另一端上的正极端子7。这种正极端子7优选是一种网状金属箔。然而，正极端子7可以用除金属以外的材料制造，只要它是电化学稳定、化学稳定和导电的材料。正极端子7可以用例如铜、镍、铝等制造。
正极端子7优选与负极端子8在相同方向上伸出，但是，如果不引起短路且不会在电池性能方面出现问题，也可以在任何方向上伸出。而且，如果保证电接触，正极端子7可以连接到上述位置以外的位置。
此外，如图6所示，负极3包含在负极集电体3b的两面形成的含有负极活性材料的负极活性材料层3a。负极集电体3b是例如一种金属箔，如铜箔。
如下所述，制造负极活性材料层3a。首先，把负极活性材料、导电材料和结合剂均匀混合，获得负极复合剂。把这种负极复合剂分散在溶剂中形成浆料。然后把这种浆料用流延法等方法均匀涂敷在所述负极集电体上，并在高温下干燥，排出所述溶剂。这里，所述负极活性材料、导电材料、结合剂和溶剂必须均匀分散，并且它们的混合比例不限制于特定的比例。
所述负极活性材料可以是一种能掺杂／去掺杂锂的材料。更具体地，所述负极活性材料可以是石墨、非可石墨化碳、可石墨化碳等。
此外，所述导电材料可以是例如碳材料。而且，所述结合剂可以是例如聚偏氟乙烯。而且所述溶剂可以是例如N-甲基吡咯烷酮。
如图6所示，负极3在负极3的长度方向一端有一个负极集电体一面裸露部分11a，其中，只在负极集电体3b的一面形成负极活性材料层3a，留下另一个面露出。具有这种负极集电体一面裸露部分11a的终端部分位于卷绕电极体5内部。
负极3在一端没有负极活性材料层3a的原因是在如图7所示卷绕所述电极时开始要进行折叠。在折叠部分中，负极活性材料层3a是非反应部分。因此，在形成负极活性材料层3a时，这产生了所述体积能量密度的损失。
此外，负极3具有通过点焊或超声波焊接连接到负极3的长度方向的一端的负极端子8。该负极端子8优选是一种网状金属箔，但是如果它是电化学、化学稳定和导电材料，也可以是除金属以外的材料。负极端子8可以用例如铜、镍、铝等制造。
负极端子8优选与正极端子7在相同方向上伸出，但是，如果不引起短路且不会在电池性能方面出现问题，也可以在任何方向上伸出。而且，如果保证电接触，负极端子8可以连接到上述位置以外的位置。
所述凝胶电解质含有一种非水溶剂、电解质盐和基质聚合物。
所述非水溶剂可以是用作非水电解质的非水溶剂的已知溶剂。可以使用一种这样的溶剂，或者混合使用一种以上这样的溶剂。其中，优选的溶剂含有一种以上环状酯化合物，如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯等。
作为所述电解质盐，可以使用能溶解在上述非水溶剂中的材料。阳离子可以是锂和其它碱金属离子、以及碱土金属离子。而且，阴离子可以是Cl-、Br-、I-、SCN-、ClO4-、BF4-、PF6-、CF3SO3-、(CF3SO2)2N-等。使用这些阳离子和阴离子结合获得的电解质盐。所用电解质盐是例如LiPF6和LiBF4。
应该注意，如果所述电解质盐可以溶解在上述溶剂中，其浓度可以是任意的。
所述基质聚合物使含有溶于上述非水溶剂中的上述电解质盐的电解质溶液胶凝。所述基质聚合物可以是例如聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯腈-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈-丁二烯共聚物、聚丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚物等。这些聚合物的每一种可以单独使用，也可以与其它聚合物混合使用。
电池壳薄膜6气密性地覆盖卷绕电极体5上，其中，正极2和负极3通过电解质层4层叠。这种电池壳薄膜是例如具有聚对苯二甲酸乙二酯层、铝层、聚对苯二甲酸乙二酯层、以及直链低密度聚乙烯层按照这种顺序层叠的防潮绝缘多层薄膜。
这里，热封聚合物薄膜是直链低密度聚乙烯层，在密封电池时，所述直链低密度聚乙烯层位于里面。应该注意，所述热封聚合物薄膜可以用聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、直链低密度聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯，及其共聚物制造。
如果电池壳薄膜6含有其多层中至少一个铝层、在其最外层的热封聚合物薄膜、并且能保持防潮性和绝缘性能，电池壳薄膜6可以具有上述结构以外的结构。
在常规固体电解质电池中，在所述电池被挤压并变形时，产生发热和冒烟。一般认为，当所述卷绕电极体受挤压并在所述电池内的正极和负极之间产生短路，这引起发热，发热又引起反应，产生冒烟。
在具有根据本发明上述结构的凝胶电解质电池1中，位于所述最外周的电极终端部分是正极集电体裸露部分10，该部分覆盖了卷绕电极体5的外周一圈以上。因此，即使所述电池被挤压并变形到在正极2和负极3之间短路，在初始阶段，正极电极集电体裸露部分10扩散出由短路产生的热量，对所述电极活性材料层几乎没有影响，并且不破坏整个电池。
此外，在凝胶电解质电池1中，正极集电体一面裸露部分10a被正极集电体两面裸露部分10b从外面覆盖。因此，进一步有效地散热，能进一步提高可靠性。
下面将解释凝胶电解质电池1的生产方法。
首先，如下所述制造正极2。把含有正极活性材料、导电材料和结合剂的正极复合剂均匀涂敷在作为正极集电体2b的金属箔(如铝箔)上，并干燥形成正极活性材料层2a。因此，制成了正极板。所述正极复合剂的结合剂可以是已知的结合剂，或者可以向上述正极复合剂中加入添加剂。
在把所述正极复合剂涂覆到正极集电体2b上时，如图4所示，正极复合剂没有涂敷在正极集电体2b端部的一个面上，以便作为正极集电体一面裸露部分10a。在制造卷绕电极体5时，正极集电体一面裸露部分10a位于卷绕电极体5的外周。
此外，该正极集电体一面裸露部分10a有一端两面都没有涂覆正极复合剂。这个端部称为正极集电体两面裸露部分10b。在制造卷绕电极体5时，该正极集电体两面裸露部分10b位于卷绕电极体5的外周。
然后，在所述正极板上形成凝胶电解质层4。为了形成凝胶电解质层4，首先，把一种电解质盐溶解在一种非水溶剂中，制备一种非水电解质溶液。向这种非水电解质溶液中加入基质聚合物，并充分搅拌溶解所述基质聚合物，获得一种溶胶电解质溶液。
然后，把预定量的这种电解质溶液涂覆到所述正极板上，并在室温冷却，使得所述基质聚合物胶凝，并在正极活性材料2a和正极集电体裸露部分10上形成凝胶电解质层4。
然后，把含有凝胶电解质层4的正极板切割成带。从要焊接正极端子的凝胶电解质层上除去正极活性材料层2a，并把例如铝引线焊接在这部分上，以便作为正极端子7。因此，制成了具有凝胶电解质层4的带状正极2。
此外，如下所述制造负极3。把含有所述负极活性材料、导电材料和结合剂的负极复合剂均匀涂敷在作为负极集电体3b的金属箔(如铜箔)上，并干燥形成负极活性材料层3a。因此，制成了负极板。所述负极复合剂的结合剂可以是已知的结合剂，或者可以向上述负极复合剂中加入添加剂。
在把所述负极复合剂涂覆到负极集电体3b上时，如图6所示，没有向负极集电体3b端部的一面涂覆负极复合剂，以便作为负极集电体一面裸露部分11a。在制造卷绕电极体5时，负极集电体一面裸露部分11a位于卷绕电极体5的内周。
然后，在所述负极板上形成凝胶电解质层4。为了形成凝胶电解质层4，首先，把预定量的用上述相同方法制备的电解质溶液涂覆到负极活性材料层3a上，并在室温冷却，使得所述基质聚合物胶凝，并在负极活性材料3a和负极集电体裸露部分11a上形成凝胶电解质层4。
然后，把含有凝胶电解质层4的负极板切割成带。从要焊接负极端子的凝胶电解质层4上除去负极活性材料层3a，并把例如镍引线焊接在这部分上，以便作为负极端子8。因此，制成了具有凝胶电解质层4的带状负极3。
把这样制造的带状正极2和带状负极3相互结合，其结合方式使得凝胶电解质层4相互对着，并通过压制获得层叠的电极体。此外，在其长度方向上卷绕这种层叠的电极体，获得卷绕电极体5。这里，如图5所示，正极集电体一面裸露部分10a覆盖卷绕电极体5的外周一圈或多圈。此外，正极集电体两面裸露部分10b覆盖正极集电体一面裸露部分10a一圈或多圈。
最后，把这种卷绕电极体5装在用绝缘材料制成的电池壳薄膜6中，把正极端子7和负极端子8插入到所述密封部分中，从而制成了凝胶电解质电池1。
应该注意，在根据本实施方案的凝胶电解质电池1中，如图8所示，负极3在其长度方向的另一端可以具有一个负极集电体两面裸露部分11b。具有这种负极集电体两面裸露部分11b的端部位于卷绕电极5的外周。如图9所示，这种负极集电体两面裸露部分11b在卷绕时夹在正极集电体一面裸露部分10a和正极两面裸露部分10b之间。
在上述凝胶电解质电池1中，位于最外周的电极端部有一个基电体裸露部分，它覆盖卷绕电极体5的外周一圈或多圈。因此，即使所述电池受到挤压并破坏，首先在正极集电体裸露部分10和负极两面裸露部分11b之间产生短路。在该凝胶电解质电池1中，正极集电体裸露部分10和负极集电体两面裸露部分11b扩散出短路产生的热量，该热量对所述电极活性材料层几乎没有影响。因此，不会在整个电池内产生损坏。
根据本实施方案的上述凝胶电解质电池11可以具有圆柱形、多边形等，并且不局限于特定的形状。而且，凝胶电解质电池1可以是薄型或大尺寸形，并且不局限于特定的尺寸。
应该注意，在含有溶胀溶剂并使用凝胶固体电解质的凝胶电解质电池1基础上解释了上述实施方案，但是本发明并不局限于此。本发明也可以适用于不含溶胀溶剂的固体电解质电池。而且，本发明也可以适用于二次电池。
实施例实际制造了具有上述结构的固体电解质电池，通过破坏试验证实了本发明的效果。首先，如下所述制造正极。
首先，把0．5摩尔碳酸锂和1摩尔碳酸钴混合并在900℃空气中焙烧5小时，获得用作正极活性材料的LiCoO2。把91份重量的这种LiCoO2、6份重量作为导电材料的石墨、以及3份重量作为结合剂的聚偏氟乙烯混合并分散在N-甲基吡咯烷酮中，形成浆料。把这种浆料均匀涂覆在用厚20微米的铝箔制造的正极集电体的两面，并干燥形成正极活性材料层。
在把所述正极复合剂涂覆到所述正极集电体上时，所述正极集电体一个端部的一面不涂覆，以便作为所述正极集电体一面裸露部分，在所述电极卷绕成卷绕电极体时，所述正极集电体一面裸露部分位于外周上。干燥涂覆到所述正极集电体上的正极复合剂并用辊压机压制，获得正极板。
凝胶电解质层在所述正极板上形成如下。首先，把42．5份重量的碳酸亚乙酯、42．5份重量的碳酸亚丙酯和15份重量的LiPF6混合，获得塑性剂。把30份重量作为基质聚合物的这种塑性剂、10份重量的以97∶3的聚合比共聚的二氟乙烯和六氟丙烯、以及60份重量的四氢呋喃混合并溶解获得一种溶胶电解质溶液。
然后，把所述电解质溶液均匀涂覆到所述正极板上并干燥排出四氢呋喃。然后，把所述正极翻转并把所述电解质溶液涂覆到所述正极的另一面并干燥。因此，在所述正极板的两个面上形成厚12．5微米的凝胶电解质层。
把带有所述凝胶电解质层的正极板切割成带。从焊接引线的部分上除去所述凝胶电解质层和所述正极活性材料层，并把铝引线焊在该部分上作为正极端子。因此，制成了所述正极。
这样获得的正极在其长度方向的一端有所述正极集电体一面裸露部分，该部分的正极集电体的另一个表面裸露。在形成卷绕电极体时，具有所述正极集电体一面裸露部分的这一端位于外周。
然后，如下所述制造负极。
首先，把90份重量的石墨和10份重量的聚偏氟乙烯混合并分散在N-甲基吡咯烷酮中，获得浆料。把这种浆料均匀涂敷在用厚10微米的铜箔制成的负极集电体的两个面上，并且干燥形成负极活性材料层。干燥后，用辊压机把带有所述负极活性材料层的负极集电体压制成负极板。
然后，如下所述，使凝胶电解质层形成在所述负极板上。用与上述相同方法制备的电解质溶液均匀涂覆到所述负极板的两个面上并干燥排出四氢呋喃。这样，在所述负极板的两面上形成厚12．5微米的凝胶电解质层。
把带有所述凝胶电解质层的负极板切割成带。从焊接引线的部分上除去所述凝胶电解质层和所述负极活性材料层，并把镍引线焊在该部分上作为负极端子。因此，制成了所述负极。
然后，把在其两面都有凝胶电解质的带状正极和在其两面都有凝胶电解质层的带状负极层叠形成层叠体。把所述层叠体在其长度方向上卷绕，使得所述正极在外面的位置，所述负极在内部的位置，以获得一种卷绕电极体。这里，所述正极集电体一面裸露部分覆盖所述卷绕电极体外周一圈或多圈。
最后，把所述卷绕电极体夹在电池壳薄膜之间，所述电池壳薄膜由按照从外向内的顺序层叠的25微米厚的尼龙层、40微米厚的铝层、以及30微米厚的聚丙烯层组成。把电池壳薄膜的外端在减压下热封，以便把所述卷绕电极体气密性地密封在所述电池壳薄膜内。应该注意，所述正极端子和负极端子插在所述薄膜密封部分中。因此，制成了所述凝胶电解质电池。在实施例2中，按如下所述制造正极。
首先，用与实施例1相同的方法制造正极复合剂浆料，把这种浆料均匀涂覆在用厚20微米的铝箔制造的正极集电体的两面，并干燥形成正极活性材料层。
在把所述正极复合剂涂覆到所述正极集电体上时，所述正极集电体一个端部的一面不涂覆，以便作为所述正极集电体一面裸露部分，在所述电极卷绕成卷绕电极体时，所述正极集电体一面裸露部分位于外周上。此外，靠近该正极集电体一面裸露部分，布置有一个正极集电体两面裸露部分，在该部分上，正极集电体两面都没有涂覆正极复合剂。在制造卷绕电极体时，这种正极集电体两面裸露部分位于外周。干燥具有正极复合剂的正极集电体并用辊压机压制获得正极板。
如下所述，在所述正极板上形成凝胶电解质层。把与实施例1相同方法制备的电解质溶液均匀涂覆到所述正极板的两面上并干燥排出四氢呋喃。因此，在所述正极板的两个面上形成厚12．5微米的凝胶电解质层。
把带有所述凝胶电解质层的正极板切割成带。从焊接引线的部分上除去所述凝胶电解质层和所述正极活性材料层，并把铝引线焊在该部分上作为正极端子。因此，制成了所述正极。
这样获得的正极在其长度方向的一端有所述正极集电体一面裸露部分，其中，所述正极集电体的另一个表面裸露。在形成卷绕电极体时，具有所述正极集电体一面裸露部分的这一端位于外周。此外，在卷绕时位于外周的具有正极集电体一面裸露部分的端部是正极集电体两面裸露部分(正极集电体的两个面都裸露出来)。所述正极集电体两面裸露部分覆盖所述正极集电体一面裸露部分一圈或多圈。
用与实施例1相同的方法制造一种凝胶电解质电池，但是使用上述制造的正极。
在所述凝胶电解质电池的卷绕电极体中，所述正极集电体一面裸露部分覆盖所述卷绕电极体外周的一圈或多圈，然后再用所述正极集电体两面裸露部分覆盖一圈或多圈。在实施例3中，按如下所述制造负极。
首先，用与实施例1相同的方法制备一种负极复合剂浆料，把这种浆料均匀涂敷在负极集电体的两个面上，并且干燥形成负极活性材料层。
在把所述负极复合剂涂覆到所述负极集电体上时，所述负极集电体的一个端部的一面没有涂覆，以便作为所述负极集电体一面裸露部分。在把所述电极卷绕成卷绕电极体时，这种负极集电体一面裸露部分位于内周。干燥带有所述负极复合剂层的负极集电体并用辊压机压制，获得负极板。
然后，如下所述，使凝胶电解质层形成在所述负极板上。把与实施例1相同方法制备的电解质溶液均匀涂覆到所述负极板的两个面上并干燥排出四氢呋喃。这样，在所述负极板的两面上形成厚12．5微米的凝胶电解质层。
把带有所述凝胶电解质层的负极板切割成带。从焊接引线的部分上除去所述凝胶电解质层和所述负极活性材料层，并把镍引线焊在该部分上作为负极端子。因此，制成了所述负极。
然后，所得的负极在其长度方向上具有负极集电体一面裸露部分，这里，所述负极集电体的另一个面裸露。在形成卷绕电极体时，具有所述负极集电体一面裸露部分的这一端位于内周。
用与实施例1相同的方法制造一种凝胶电解质电池，但是使用上述制造的负极。
在所述凝胶电解质电池的卷绕电极体中，所述负极集电体一侧裸露部分覆盖所述卷绕电极体内周一圈或多圈。在实施例4中，正极和负极制造如下。
首先，用与实施例1相同的方法制造正极复合剂浆料，把这种浆料均匀涂覆在正极集电体的两面，并干燥形成正极活性材料层。
在把所述正极复合剂涂覆到所述正极集电体上时，布置有一个正极集电体两面裸露部分(其两个面都不涂覆正极复合剂)。在制造卷绕电极体时，所述正极集电体两面裸露部分位于外周上。干燥具有正极复合剂的正极集电体并用辊压机压制获得正极板。
然后，如下所述，在所述正极板上形成凝胶电解质层。把与实施例1相同方法制备的电解质溶液均匀涂覆到所述正极板的两面上并干燥排出四氢呋喃。因此，在所述正极板上形成厚12．5微米的凝胶电解质层。
把带有所述凝胶电解质层的正极板切割成带。从焊接引线的部分上除去所述凝胶电解质层和所述正极活性材料层，并把铝引线焊在该部分上作为正极端子。因此，制成了所述正极。
这样获得的正极在其长度方向的一端有所述正极集电体两面裸露部分，其中，所述正极集电体的两个面裸露。在形成卷绕电极体时，具有所述正极集电体两面裸露部分的这一端位于外周。
然后，按如下所述制造负极。
首先，用与实施例1相同的方法制备一种负极复合剂浆料，把这种浆料均匀涂敷在负极集电体的两个面上，并且干燥形成负极活性材料层。
在把所述负极复合剂涂覆到所述负极集电体上时，所述负极集电体的一个端部的两个面没有涂覆，以便作为所述负极集电体两面裸露部分。在把所述电极卷绕成卷绕电极体时，这种负极集电体两面裸露部分位于外周。干燥带有所述负极复合剂层的负极集电体并用辊压机压制，获得负极板。
然后，如下所述，使凝胶电解质层形成在所述负极板上。把与实施例1相同方法制备的电解质溶液均匀涂覆到所述负极板的两个面上并干燥排出四氢呋喃。这样，在所述负极板上形成厚12．5微米的凝胶电解质层。
把带有所述凝胶电解质层的负极板切割成带。从焊接引线的部分上除去所述凝胶电解质层和所述负极活性材料层，并把镍引线焊在该部分上作为负极端子。因此，制成了所述负极。
所得的负极在其长度方向上的一端具有所述负极集电体两面裸露部分，这里，所述负极集电体的两个面都裸露。在形成卷绕电极体时，具有所述负极集电体两面裸露部分的这一端位于外周。
使用这样制造的正极和负极，用与实施例1相同的方法制造一种凝胶电解质电池。
在所述凝胶电解质电池的卷绕电极体中，所述正极集电体两面裸露部分和所述负极两面裸露部分通过凝胶电解质覆盖所述卷绕电极体外周一圈或多圈。用与实施例1相同的方法制造一种凝胶电解质电池，但是整个正极集电体用所述正极复合剂涂覆，而没有留下未涂覆部分，整个负极集电体用所述负极复合剂涂覆，而没有留下未涂覆部分。
这样制造的凝胶电解质电池经过破坏试验。应该注意，所获得凝胶电解质电池的能量密度为250Wh／l。
首先，把每个电池在0．2C电流条件下恒流充电到最高4．2V，然后恒压放电并在预定的电流值切断。
把每个电池放在隔热材料上并施加外力使所述电池短路。测定所述电池壳薄膜的最高温度。
对每个实例的5个试样进行破坏试验，计算所述5个试样中的电池壳薄膜表面最高温度的平均值。结果表示于表1。
从表1清楚看出，在具有所述电极集电体裸露部分的实施例1-4的电池中，与对比实施例1的电池相比，在破坏时所述电池壳薄膜的最高温度被抑制到低温。
这可以解释如下。当电池在压力作用下弯曲时，在开始时，在所述卷绕电极体最外周的电极集电体裸露部分中导致短路，所述电极集电体裸露部分扩散出所产生的热量，能够把对所述电极活性材料的影响抑制到最小程度。
如上所述，在根据本发明的固体电解质电池中，在所述电池受压变形时，在开始时，在所述电极裸露部分中产生短路，并由其散发出热量，因此，所述电极活性材料层几乎不受影响。这样有可能抑制热量的产生和烟雾的产生。
而且，在根据本发明的非水电解质电池中，所述电极集电体裸露部分覆盖所述卷绕电极体外周一圈或多圈。因此，在所述电池受压变形时，有可能抑制热和烟的产生。
因此，本发明可以提供能够抑制电池损坏和对环境的影响并且具有优异可靠性的固体电解质电池。
权利要求
1．一种固体电解质电池，包含一种卷绕电极体，所述卷绕电极体由带有两面涂覆正极活性材料层的带状电极集电体的正极和带有两面涂覆负极活性材料层的带状负极集电体的负极组成，所述正极和所述负极通过固体电解质层层叠并在其长度方向卷绕，其中，所述卷绕电极在其长度方向位于最外周的一端有集电体一面裸露部分，所述集电体一面裸露部分覆盖所述卷绕电极体外周一圈或多圈。
2．根据权利要求1的固体电解质电池，其中，所述固体电解质层含有一种溶胀溶剂并胶凝。
3．根据权利要求1的固体电解质电池，其中，所述集电体一面裸露部分具有集电体两面都裸露的集电体两面裸露部分，并且所述集电体两面裸露部分覆盖所述集电体一面裸露部分外周一圈或多圈。
4．根据权利要求1的固体电解质电池，其中，所述卷绕电极在所述电极长度方向的一端位于最内周具有集电体一面裸露部分，所述集电体一面裸露部分覆盖所述卷绕电极体最内周一圈或多圈。
5．根据权利要求1的固体电解质电池，其中，所述正极在其长度方向的一端有正极集电体两面裸露部分，所述负极在其长度方向的一端具有负极集电体两面裸露部分，并且所述正极集电体两面裸露部分和所述负极集电体两面裸露部分，把所述固体电解质层夹在中间，并覆盖所述卷绕电极体外周一圈或多圈。
全文摘要
正极具有其两面涂覆正极活性材料层的带状电极集电体,负极具有其两面涂覆负极活性材料层的带状负极集电体。所述正极和所述负极通过一种固体电解质层层叠并在其长度上卷绕成电池的卷绕电极体。所述电极在其长度方向的一端位于最外周有集电体一面裸露部分,并且所述集电体一面裸露部分覆盖所述卷绕电极体外周一圈或多圈。这种结构可以减小在所述电池受压变形时引起的损坏。
文档编号H01M6/10GK1290969SQ0012927
公开日2001年4月11日 申请日期2000年9月30日 优先权日1999年9月30日
发明者柴本悟郎 申请人:索尼株式会社