专利名称：：锂二次电池的制作方法
技术领域：
：本发明涉及锂二次电池，尤其涉及这样的锂二次电池，其中，正极和负极隔着隔离物巻绕，该正极在沿长度方向的一侧具有形成为梳状的正极引线片，该负极在沿长度方向的一侧具有形成为梳状的负极引线片，正负极引线片彼此沿上下方向的相反侧导出，正负极引线片的前端部分别接合到环状的正负极集电部件的外周面上。
背景技术：
：以往在家电制品中通常使用密闭型电池，最近密闭型电池中尤其是锂电池已被大量使用。另外，由于锂电池能量密度高，所以将锂电池作为纯电动汽车(PEV)和混合动力型电动汽车(HEV)的车载电源的开发也在进行中。为了确保电动机开始驱动时的大电流方文电，PEV、HEV用的锂电池采用可抑制电池(内部)电阻的结构。具有这样的结构的电池具有电极组，在该电极组中，正极和负极隔着隔离物巻绕，该正极在沿长度方向的一侧具有形成为梳状的正极引线片，该负极在沿长度方向的一侧具有形成为梳状的负极引线片，正负极引线片彼此沿上下方向的相反侧导出，正极引线片的前端部用例如超声波焊接接合到汇集正极电位的环状的正极集电部件的外周面上，负极引线片的前端部用例如超声波焊接接合到收集负极电位的环状的负极集电部件的外周面上。正负极引线片的厚度一般为几十nm左右，正负极集电部件相对于电极組彼此的相反侧的端面相对置地配置。然后，把电极组在电解液中浸润，把电极組和正负极集电部件收存在有底的电池罐内，隔着电绝缘性的密封垫用电池盖把电池罐封口，由此构成电池(例如，参照专利文献l,图1)。200910202840.5说明书第2/10页另外，在有些PEV、HEV用的锂电池中，为了防止与电池罐接触而造成内部短路，在电极组的整个周面上实施绝缘覆盖。该绝缘覆盖不仅限于电极组，而是延伸到正极集电部件的周部。作为这样的绝缘覆盖，例如，能够使用在聚酰亚胺性的基材的一面上涂敷了六甲基丙烯酸酯(hexamethacrylate)的粘接剂而得到的粘接带(例如，参照专利文献1，第0025段)。从电极组的外周部分导出的正极引线片，由于以朝着电极组中心被稍微拉伸的状态其前端部被分别接合到正极集电部件上，所以虽然在电池作为车辆用电源而装在车上时，可能在振动时被切断，但通过上述的绝缘覆盖能够防止引线片与电池罐之间的内部短路。<专利文献1>日本特开2004-172035号/>才艮
发明内容(发明要解决的问题)但是，在上述现有技术中，绝缘覆盖的前端部因电池长年使用的影响(例如，前端部的松弛、振动)而与厚度薄的正极引线片接触，可能会对正极引线片造成损伤。另外，把电池装在车上时，从密封垫向电极组方向延伸的裙部的前端部也振动，还可能会使裙部的前端部与正极引线片接触而切断正极引线片。如果正极引线片被切断，则会引发电池的内部电阻增大，大电流放电性能降低的问题。本发明正是考虑上述情况而提出的，其目的在于提供即使有振动也不会降低大电流放电性能、防止内部短路、针对长年使用的可靠性高的锂二次电池。(用来解决问题的手段)为了解决上述问题，本发明是一种锂二次电池，包括电极组，在该电极组中，正极和负极夹着隔离物巻绕，该正极在沿长度方向的一侧具有形成为梳状的正极引线片，该负极在沿长度方向的一侧具有形成为梳状的负极引线片，上述正负极引线片彼此沿上下方向的相反侧导出；环状的正极集电部件，与上述电极组的端面相对置地配置，且上述正极引线片的前端部接合到外周面上，对上述正极的电位进行汇集；环状的负极集电部件，在上述电极组的与上述正极集电部件相对置的端面的相反侧的端面相对置地配置，且上述负极引线片的前端部接合到外周面上，对上述负极的电位进行汇集；有底的电池罐，收存上述电极组和上述正、负极集电部件；电池盖，隔着密封垫把上述电池罐封口；以及绝缘体，从上迷正、负极集电部件中的在上述电极组和上述电池盖之间配置的某一个集电部件的至少外周面直到上述电极组的上部覆盖与上述某一个集电部件接合的引线片。在本发明中，也可以是，绝缘体从某一个集电部件的外周部分上端面直到电极组的上部覆盖与某一个集电部件接合的引线片。另外，也可以是，密封垫具有向配置电极组的方向延伸的裙部，绝缘体以防止上述裙部和与某一个集电部件接合的引线片的接触的方式进行覆盖。这时，优选地，绝缘体配置在比裙部更靠近与某一个集电部件接合的引线片中的从电极组的外周部分导出的引线片的位置上。另外，在本发明中，也可以是，绝缘体在某一个集电部件和电极组的端面之间呈锥形地增大直径，而从上部侧覆盖与某一个集电部件接合的引线片。而且，优选地，绝缘体的上部内周面与某一个集电部件的外周部分上端面和外周面抵接，下部内周面与电极组的外周面上部抵接，中央部分覆盖与某一个集电部件接合的引线片。这时，希望绝缘体的中央部分向下部侧增大直径而成为锥形。而且，在本发明中，优选地，某一个集电部件被嵌合固定在作为电极组的巻绕中心的轴芯的上端部。作为绝缘体，能够选择例如绝缘带、绝缘材料的成型品、绝缘性涂膜中的任意一种。(发明的效果)根据本发明，即使对锂二次电池施加振动，绝缘体也会阻碍密封垫与正极引线片的直接接触，防止正极引线片的切断，所以能够获得不会降低大电流放电性能、防止内部短路、确保针对长年使用的可靠性的效果。图l是本发明可适用的实施方式的锂离子二次电池的剖视图。图2是绝缘体的说明图，(A)是实施方式的锂离子二次电池的上部剖视图，(B)是安装连接板、支撑部件和电池盖之前的状态的实施方式的锂离子二次电池的平面图。图3是本发明可适用的另一实施方式的锂离子二次电池的安装连接板、支撑部件和电池盖之前的状态的平面图。(附图标记说明)1、轴芯；2、正极引线片；3、负极引线片；5、负极集电环(负极集电部件)；6、电极组；7、电池罐；10、绝缘体；11、正极集电环(正极集电部件)；13、电池盖；15、密封垫；20、锂离子二次电池(锂二次电池)。具体实施例方式下面，参照在HEV用的圆柱状锂离子二次电池中适用本发明的实施方式。(构成)如图1所示，本实施方式的锂离子二次电池20具有实施了镀镍处理的钢制有底圆筒状的电池罐7。在电池罐7内收存有电极组6，该电极组6在聚丙烯制中空圆筒状的轴芯1上隔着隔离物配置有带状的正极板和负极板。在本例中，为了制作正极板，首先，向作为正极活性物质的锂锰复合氧化物粉末卯重量份，添加5重量份的作为导电材料的碳粉末、5重量份的作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVDF)，对其添加分散溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)并混合，制成浆液。把该浆液均匀地涂敷在厚度20pm的铝箔(正极集电体)的两面上并干燥后，加压而一体化。另外，在沿铝箔的长度方向的一侧形成未涂敷浆液的部分，把未涂敷部分切割成梳状，形成了切割残留部分作为正极引线片2。在上述的锂锰复合氧化物中，可以使用锰酸锂(LiMn204)或用其它金属元素置换或掺杂LiMn204的锂位置或锰位置而得到的例如化学式Li1+xMyMn2.x.y04(M是Li、Co、Ni、Fe、Cu、Al、Cr、Mg、Zn、V、Ga、B、F)或层状系锰酸锂UMuxMlxC^(M是Li、Co、Ni、Fe、Cu、Al、Cr、Mg、Zn、V、Ga、B、F中的一种以上的金属元素)。另一方面，对于负极板，向作为负极活性物质的非晶态碳或晶态碳粉末90重量份，添加10重量份的作为粘结剂的PVDF，对其添加分散溶剂NMP并混合，制成浆液。把该浆液涂敷在厚度lOpm的压延铜箔(负极集电体)的两面上并干燥后，加压而一体化。另外，在沿压延铜箔的长度方向的一侧形成未涂敷浆液的部分，把未涂敷部分切割成梳状，形成了切割残留部分作为负极引线片3。以两极板不直接接触的方式使正极板和负极板隔着多孔性聚乙烯制隔离物以轴芯1为中心巻绕成剖面为涡旋状，构成电极组6。上述的正极引线片2和负极引线片3分别配置在电极组6的彼此相反侧，从隔离物的端部伸出预定长度(例如4mm)。通过调整正极板、负极板、隔离物的长度把电极组6设定成预定的内径和预定的外径。另夕卜，为了防止巻绕松开，通过贴附粘接带来固定电极組6的巻绕端部。另外，在电极组6的整个外周上进行用来确保与电池罐7的内周面绝缘的绝缘覆盖。绝缘覆盖能够使用例如粘接带。在电极组6的下侧配置用来对来自负极板的电位进行汇集的铜制负极集电环5。在负极集电环5的内周面上固定轴芯1的下端部外周面。用超声波焊接把从负极板导出的负极引线片3的前端部接合到负极集电环5的外周面上。在负极集电环5的下部配置用来电气导通的铜制负极引线板8，负极引线板8通过电阻焊接被接合到兼作负极外部端子的电池罐7的内底部上。另一方面，在电极组6的上侧，在轴芯1的大致延长线上配置用来对来自正极板的电位进行汇集的铝制正极集电环11，正极集电环11被嵌合固定在轴芯1的上端部。用超声波焊接把从正极板导出的正极引线片2的前端部接合到从正极集电环11的周围一体地伸出的锝部周缘(外周面)上。如图2(A)所示，在正极集电环11的上方配置兼作正极外部端子的电池盖13。电池盖13由铁制的施加了镀镍处理的圆板状上盖帽和随着电池内压上升而向上盖帽侧反转的膜片(diaphragm)构成。上盖帽在圓板的中央具有向上方突起的圆筒状突起，在突起的中央部分形成开口。另外，上盖帽的周缘部分与膜片的周缘部分结合在一起。膜片由铝合金制成，具有在下方形成了底部的皿状形状。皿状的底部是平面状，且形成了膜片的中央部分。在膜片的中央部分和周缘部分之间形成厚度减薄，从而如果电池内压达到预定压力就开裂的开裂槽(未图示)。膜片的中央部分的底面通过电阻焊接而具有预定强度地电气、机械接合到铝合金制的连接板14的在中央向上突出的平面部分上。另外，在膜片的中央部分的底部侧和连接板14的周缘部分之间隔着支撑膜片的支撑部件。支撑部件由铝合金制成，在中央形成贯通孔穴，具有沿着膜片的扁平环形形状(皿状的中央部被挖空的形状)。支撑部件的外周部分被卡扣而固定到在正极集电环11和电池盖13之间配置的断面呈大致T字形状的树脂制绝缘环上。如果在电池异常时电池内压到达预定压力，膜片反转、连接板14破断，电流被切断，而且由于膜片的反转动作压力被设定成比大气压大的值，所以一旦膜片反转，在大气压下膜片无法恢复到原来的形状，连接板14无法再与膜片电气接触。如果电池内压进一步增高，则膜片上形成的开裂槽开裂，通过在电池盖13的上盖帽上形成的开口排出电池内部的气体。因此能够确保电池异常时的安全性。带状的铝箔层叠而成的两个正极引线板12中的一个正极引线板的一侧接合在正极集电环11的上表面上。正极引线板12中的另一个正极引线板的一侧接合在连接板14的底面上。另外，两个正极引线板12的另一端也相互接合起来。电池盖13隔着由绝缘性和耐热性的EPDM树脂制的密封垫15紧固到电池罐7的上部。由此，锂离子二次电池20的内部被密封(封口)。另外，向电池罐7内注入可以浸润整个电极组6的非水电解液(未图示)。非水电解液能够使用例如在碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中以1摩尔/升溶解作为锂盐的六氟磷酸锂(LiPF6)得到的溶液。另外，锂离子二次电池20的额定容量为14Ah。下面，说明本实施方式的锂离子二次电池20的特征构成。如图2(A)、(B)所示，用绝缘体IO覆盖从电极组6导出且前端部接合到正极集电环11的外周面上的正极引线片2。绝缘体10形成为在上部、中央部分、下部具有不同的直径。绝缘体10的上部与正极集电环11的外周面抵接且覆盖正极集电环11。而且，在图2的例子中，也与正极集电环11的外周部分上表面抵接。另外，绝缘体10的中央部分向下方直径增大而成为锥形，从上部侧覆盖正极引线片2，下部与电极组6的外周面上部抵接。相对于密封垫15的向电极组6侧延伸的裙部的下端，绝缘体10配置在更靠近各正极引线片2中的从电极组6的外周部分导出的正极引线片2侧的位置上。因此，在从正极集电环11的外周部分上端面直到电极组6的上部，用绝缘体IO覆盖正极引线片2，以避免正极引线片2与密封垫15的裙部的接触。作为绝缘体10的实施方式，例如，可以用绝缘带、绝缘材料的成型品、绝缘性涂膜。作为绝缘带能够使用，例如，在聚酰亚胺性的基材的一面上涂敷了六甲基丙烯酸酯(hexamethacrylate)的粘接剂而得到的绝缘性的粘接带，但并不仅限于此。使用粘接带时，把绝缘体10IO和至少各正极引线片2中的从电极组6的外周部分导出的正极引线片2的全部或一部分用粘接剂粘接。绝缘材料的成型品的材料可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等的高分子树脂，但只要是电气绝缘性树脂，就对此没有限制。另外，在使用绝缘性涂膜时，只要是能形成在粘接剂固化的状态下表现出绝缘性的涂膜即可，如图3所示，粘接剂的涂敷位置也可以仅是被导出的各正极引线片2的上表面。(作用等)下面，说明本实施方式的锂离子二次电池20的作用等。本实施方式的锂离子二次电池20具有在从正极集电环11的外周部分上端面直到电极组6的上部覆盖正极引线片2的绝缘体10。因此，即使对在HEV汽车上装载的锂离子二次电池20施加振动，绝缘体10也会阻碍密封垫15(的裙部)与正极引线片2的直接接触，防止正极引线片2的切断，并且，由于即使假定正极引线片2(例如从电极组6的外周部分导出的正极引线片2)被切断，正极引线片2也是被绝缘体10覆盖的，所以能够防止与具有负极性的电池罐7的接触造成的内部短路。因此，如果使用锂离子二次电池20，则能够不会降低大电流放电性能、防止内部短路、确保针对长年使用的可靠性。另外，本实施方式中示出了在电极组6的上部配置正极集电环11，从电极组6的上侧导出正极引线片2，以电池盖13为正极性，在电极组6的下部配置负极集电环5，从电极组6的下侧导出负极引线片3，以电池罐7为负极性的例子，但本发明并不仅限于此，也可以是在电极组的上部配置负极集电环，从电极组的上侧导出负极引线片，以电池盖为负极性，在电极组的下部配置正极集电环，从电极组的下侧导出正极引线片，以电池罐为正极性。另外，本实施方式中示出了在从正极集电环11的外周部分上端面直到电极组6的上部，绝缘体10覆盖正极引线片2的例子，但本发明并不仅限于此，也可以是从正极集电环11的外周面直到电极组6的上部覆盖正极引线片2。特定的材料，但本发明并不仅限于此，而且电池盖、连接板和它们的结构也都可以使用除例示以外的方式，这是毋庸置疑的。(实施例)下面，说明根据上述实施方式制作的实施例的锂离子二次电池。另外，还一并记载了为了比较而制作的比较例的锂离子二次电池。(实施例的电池)在实施例1中，用绝缘带作为绝缘体10而制作了锂离子二次电池20(参照图2(A)、(B))。在实施例2中，用绝缘性涂膜作为绝缘体10而制作了锂离子二次电池20(参照图3)。另外，绝缘性涂膜是通过在正极引线片2的上表面上均匀地涂敷粘接剂并固化而得到的。在实施例3中，用绝缘材料的成型品作为绝缘体10而制作了锂离子二次电池20。另外，绝缘材料的成型品的材质是PP。(比较例的电池)在比较例中，制作了没有绝缘体10的锂离子二次电池。除此之外与上述实施方式的电池相同。(试验)把上述制成的实施例1~实施例3和比较例的电池，以6A-4.2V的恒压恒流充电两个小时后，可以在15分钟内控制-40。C80。C的温度变化的恒温层内^殳置振动试验机，一边在-40。C80。C下改变周围温度一边在-40。C和80。C下保持2个小时，在上下、前后、左右各方向上以10~55HzIOG，5560Hz、[10—30G，60200Hz30Gj的频率往复进行10分钟的对数扫描(logsweep)，进行50小时的热冲击振动复合试验。测定振动试验前和振动试验后的电压，根据电压变化进行电池中的内部短路的查验，在电压测定后进行了拆解查验。其结果示于下表l中。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如表1所示，在具有以往的结构的比较例的电池中，在正极引线片2和负极性的电池罐7之间发生微小短路，与试验前比较电压下降了0.450V。进行拆解查验时，在正极引线片2的与电池罐7抵接的位置发现了黑色的短路痕迹，从电极组6的最外周部分导出的正极引线片2已熔断。与此相对，实施例1实施例3的电池的试验后的电压变化很小，为0.035V0.046V，即使在拆解后进行观察也没有看到从电极组6的最外周部分导出的正极引线片2的熔断。(产生上的可利用性)由于本发明提供即使有振动也不会降低大电流放电性能、防止内部短路、针对长年使用的可靠性高的锂二次电池，所以有利于锂二次电池的制造和销售，具有产业上的可利用性。权利要求1.一种锂二次电池，包括电极组，在该电极组中，正极和负极隔着隔离物卷绕，该正极在沿长度方向的一侧具有形成为梳状的正极引线片，该负极在沿长度方向的一侧具有形成为梳状的负极引线片，上述正、负极引线片彼此向上下方向的相反侧导出；环状的正极集电部件，与上述电极组的端面相对置地配置，且上述正极引线片的前端部接合到外周面上，对上述正极的电位进行汇集；环状的负极集电部件，在上述电极组的与上述正极集电部件相对置的端面的相反侧的端面相对置地配置，且上述负极引线片的前端部接合到外周面上，对上述负极的电位进行汇集；有底的电池罐，收存有上述电极组和上述正、负极集电部件；电池盖，隔着密封垫把上述电池罐封口；以及绝缘体，从上述正、负极集电部件中的在上述电极组和上述电池盖之间配置的某一个集电部件的至少外周面直到上述电极组的上部，覆盖与上述某一个集电部件接合的引线片。2.如权利要求l所述的锂二次电池，其特征在于上述绝缘体从上述某一个集电部件的外周部分上端面直到上述电极组的上部覆盖与上述某一个集电部件接合的引线片。3.如权利要求l所述的锂二次电池，其特征在于上述密封垫具有向配置上述电极组的方向延伸的裙部，上述绝缘体以防止上述裙部和与上述某一个集电部件接合的引线片接触的方式进行覆盖04.如权利要求3所述的锂二次电池，其特征在于上述绝缘体配置在比上述裙部更靠近与上述某一个集电部件接合的引线片中的从上述电极组的外周部分导出的引线片的位置上。5.如权利要求l所述的锂二次电池，其特征在于上述绝缘体在上述某一个集电部件和上述电极组的端面之间直径增大而成为锥形，并从上部侧覆盖与上述某一个集电部件接合的引线片。6.如权利要求l所述的锂二次电池，其特征在于在上述绝缘体中，上部内周面与上述某一个集电部件的外周部分上端面和外周面抵接，下部内周面与上述电极组的外周面上部抵接，中央部分覆盖与上述某一个集电部件接合的引线片。7.如权利要求6所述的锂二次电池，其特征在于上述绝缘体的上述中央部分向上述下部侧增大直径而成为锥形。8.如权利要求l所述的锂二次电池，其特征在于上述某一个集电部件被嵌合固定在作为上述电极组的巻绕中心的轴芯的上端部。9.如权利要求l所述的锂二次电池，其特征在于上述绝缘体是绝缘带、绝缘材料的成型品、和绝缘性涂膜中的任意一种。全文摘要提供一种即使有振动也不会降低大电流放电性能、防止内部短路、针对长年使用的可靠性高的锂二次电池。锂离子二次电池(20)具有电极组(6)，其中，正极和负极隔着隔离物卷绕，该正极在沿长度方向的一侧具有形成梳状的正极引线片(2)，该负极在沿长度方向的一侧具有形成梳状的负极引线片(3)，正负极引线片彼此向上下方向的相反侧导出。正极引线片的前端部接合到正极集电环(11)的外周面上，负极引线片的前端部接合到负极集电环的外周面上。还具有从正极集电环(11)的外周部分上端面直到电极组(6)的上部，覆盖正极引线片(2)的绝缘体(10)。绝缘体(10)阻碍密封垫与正极引线片的直接接触，能防止正极引线片(2)的切断。文档编号H01M10/40GK101599555SQ200910202840公开日2009年12月9日申请日期2009年5月26日优先权日2008年6月4日发明者三谷贵之,铃木克典申请人:日立车辆能源株式会社