非水电解质二次电池的制作方法

文档序号:7205016阅读:128来源:国知局
专利名称:非水电解质二次电池的制作方法
技术领域
本发明涉及以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池,特别是涉及安全性 优异的非水电解质二次电池。
背景技术
近年来,广泛用作携带用电子设备的电源的锂离子二次电池,在负极板中采用能 嵌入和脱嵌锂的碳质材料等,在正极板中采用LiCoO2等过渡金属与锂的复合氧化物作为活 性物质,从而实现高电位且高放电容量的锂离子二次电池。但是,伴随着近年来电子设备和 通信设备的多功能化,人们希望进一步提高锂离子二次电池的容量。这里,为了实现高容量的锂离子二次电池,采用如下方法在正极集电体和负极集 电体上涂布活性物质层并使其干燥,然后通过加压等压缩至规定的厚度。由此,活性物质密 度提高,能进一步提高容量。非水电解质二次电池通过如下所述来制造将由正极板和负极板夹隔多孔质绝缘 层层叠或卷绕而成的电极组收纳到电池壳中后,向电池壳注入非水系电解液,然后用封口 板将电池壳的开口部密封。但是,高容量化的同时应该重视安全对策,特别是当正极板和负极板引起内部短 路时,电池的温度可能会急剧上升,因此强烈要求提高非水电解质二次电池的安全性。特别 是大型、高功率的非水电解质二次电池,由于温度上升更剧烈,因此需要努力提高安全性。作为非水电解质二次电池发生内部短路的主要原因,除了电池内部混入异物以 外,还如图16(a)所示,在将在正极集电体21的两面形成了正极合剂层22a、22b的正极板 24与在负极集电体25的两面形成了负极合剂层26a、26b的负极板28夹隔多孔质绝缘层 29卷绕而构成电极组30时,或者在将非水电解质二次电池充放电时,施加于电极板的应力 会导致电极板断裂或折弯。更详细而言,在卷绕成漩涡状构成电极组30时,会对正极板24、负极板28以及多 孔质绝缘层29施加拉伸应力,此时,各构成部件的伸长率之差会导致伸长率最小的构成部 件最先断裂。另外,当非水电解质二次电池充放电时,电极板的膨胀收缩产生的应力施加于 电极板,反复充放电产生的应力会导致各构成部件中的伸长率最小的构成部件最先断裂。例如,如图16(b)所示,当正极板24无法追随充电时的负极板28的伸长时,会发 生正极板24的断裂(图中的F),而且即使不发生正极板24的断裂,如图16(c)所示,负极 板24的折弯会使多孔质绝缘层29拉伸,从而出现多孔质绝缘层29的厚度变薄的部位(图 中的G)。此外,当正极板24或负极板28比多孔质绝缘层29先断裂时,某一电极板的断裂 部会穿破多孔质绝缘层29,正极板24和负极板28发生短路。该短路导致通过大电流,其结 果有可能导致非水电解质二次电池的温度急剧上升。为此,为了抑制正极板的断裂,在专利文献1中记载了如下方法如图17所示,在 将电极组32与非水系电解液一起收纳于电池壳36中而得到的非水电解质二次电池31中,
4使形成于电极组32的内周侧的面上的正极合剂层的柔软性高于形成于外周侧的面上的正 极合剂层(增加拉伸断裂伸长),上述电极组32通过将两面涂布形成了正极合剂层的正极 板33和两面涂布形成了负极合剂层的负极板34夹隔多孔质绝缘层35卷绕成扁平状而得 到。专利文献日本特开2007-103263号公报

发明内容
但是,在上述现有技术中,虽然能够发挥如下效果即抑制在构成电极组时由施加 于正极板的弯曲应力引起的正极板的断裂,但很难抑制在非水电解质二次电池充放电时伴 随着电极板的膨胀收缩产生的应力引起的电极板的断裂或折弯。此外,采用上述现有技术 时,必须制作2种涂布于正极板的表面和背面的正极合剂涂料,将这2种正极合剂涂料涂布 形成在正极集电体上,使制作正极板的工序变得复杂。本发明是鉴于上述问题而完成的发明,其主要目的在于提供通过缓和在非水电解 质二次电池充放电时因负极板的膨胀收缩引起的应力而抑制了充放电时的正极板断裂或 负极板折弯的安全性高的非水电解质二次电池。为了解决上述问题,本发明采用如下结构提高正极板的伸长率,使其追随负极板 的充放电时的伸缩,从而使正极板和负极板的充放电时的伸缩相互一致。即,本发明的一个方面的非水电解质二次电池的特征在于,其具备电极组,该电极 组通过将在正极集电体上形成有正极合剂层的正极板与在负极集电体上形成有负极合剂 层的负极板夹隔隔膜进行卷绕或层叠而成,正极合剂层中以与正极板的长度方向正交的方 式设有至少1个以上的薄壁部。这种结构能使正极板和负极板在充放电时的伸缩相互一致,从而能缓和因充放电 时的正极板和负极板的伸缩率之差引起的应力,其结果是能抑制电极板的断裂或折弯。本发明的另一方面中,优选在集电体的两个面中,至少在上述电极组的内周侧的 面上形成有上述正极合剂层的薄壁部。本发明的另一个方面中,优选在集电体的两个面上形成有上述正极合剂层的薄壁 部,且形成于电极组的内周侧的面上的薄壁部与形成于电极组的外周侧的面上的薄壁部以 相位偏移的方式形成。本发明的另一个方面中,优选在集电体的两个面上形成有上述正极合剂层的薄壁 部,且形成于电极组的内周侧的面上的薄壁部的宽度比形成于电极组的外周侧的面上的薄 壁部的宽度宽。另外,形成于正极合剂层的多个薄壁部可以按各薄壁部的宽度从电极组的 卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变窄的方式形成。本发明的另一个方面中,优选形成于上述正极合剂层的多个薄壁部在集电体的两 个面上形成,且形成于电极组的内周侧的面上的薄壁部的间隔比形成于电极组的外周侧的 面上形成的薄壁部的间隔窄。另外,形成于正极合剂层的多个薄壁部可以按各薄壁部间的 间隔从电极组的卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变宽的方式形成。本发明的另一个方面中,优选至少在位于电极组的卷绕开始侧的曲率半径小的部 位形成有上述正极合剂层的薄壁部。本发明的另一个方面中,优选正极合剂层中以与正极板的长度方向正交的方式设
5有至少1个以上的低密度活性物质层来代替上述薄壁部。 根据本发明,通过采用能使正极板和负极板的充放电时的伸缩相互一致的结构, 能缓和由充放电时的正极板和负极板的膨胀收缩导致的伸缩率之差引起的施加于电极板 的应力,从而能抑制电极板的断裂或折弯。其结果是,能实现抑制了由这些因素引起的内部 短路的安全性高的非水电解质二次电池。


-部分的立体图< -部分的立体图< -部分的立体图< -部分的立体图< -部分的立体图<
图1是表示本发明的第1实施方式的锂离子二次电池的结构的部分切除立体图。 图2(a) (c)是表示第1实施方式的电极组的结构的一部分的截面图。 图3(a)和(b)是表示第1实施方式的卷绕前的电极组的结构的一部分的立体图, 图4是表示第1实施方式的卷绕前的电极组的其他结构的一部分的立体图。 图5是表示第1实施方式的卷绕前的电极组的其他结构的-图6是表示第1实施方式的卷绕前的电极组的其他结构的-图7是表示第1实施方式的卷绕前的电极组的其他结构的-图8是表示第1实施方式的卷绕前的电极组的其他结构的-图9是表示第1实施方式的卷绕前的电极组的其他结构的-图10(a)、(b)是表示本发明的第2实施方式的正极板的制造方法的立体图。 图11是表示第2实施方式的正极板的结构的一部分的立体图。 图12是表示第2实施方式的正极板的另一结构的一部分的立体图。 图13是表示第2实施方式的正极板的另一结构的一部分的立体图。 图14是表示第2实施方式的正极板的另一结构的一部分的立体图。 图15是表示第2实施方式的正极板的另一结构的一部分的立体图。 图16(a) (c)是表示用于说明内部短路的主要原因的电极组的结构的截面图< 图17是表示以往的非水电解质二次电池的结构的截面图。 (符号说明)
I正极集电体 2a、2b正极合剂层 3a、3b薄壁部
4正极板
5负极集电体 6a、6b负极合剂层
7a、7b低密度活性物质层
8负极板
9隔膜
10电极组
II电池壳
12绝缘板
13负极引线
14正极引线
15封口板
16密封垫
17锂离子次电池
具体实施例方式以下,结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外,本发明不限于以下的实 施方式。此外,在不超出达到本发明效果的范围的范围内,可进行适当变更。而且,还可以 与其他实施方式组合。(第1实施方式)图1是表示本发明的第1实施方式的锂离子二次电池的结构的部分切除立体图。如图1所示,将以复合锂氧化物为活性物质的正极板4和以能保持锂的材料为活 性物质的负极板8夹隔多孔质绝缘层(隔膜)9卷绕成旋涡状,构成电极组10。电极组10 通过绝缘板12与电池壳11绝缘地收纳于有底圆筒形的电池壳11内。从电极组10的下部 导出的负极引线13与电池壳11的底部连接,从电极组10的上部导出的正极引线14与封 口板15连接。在电池壳11内注入非水电解液(未图示)后,电池壳11的开口部经由密封 垫16被封口板15封口。图2(a) (c)是表示本实施方式的电极组10的结构的一部分的截面图。将在正 极集电体1的两面形成有正极合剂层2a、2b的正极板4与在负极集电体5的两面形成有负 极合剂层6a、6b的负极板8夹隔隔膜9进行卷绕,构成电极组10。并且,正极合剂层2a、2b 中以与正极板4的长度方向正交的方式(与纸面垂直的方向)设有至少1个以上的薄壁部。 该薄壁部只要在正极集电体1的两面中的至少一个面上设置即可,图2(a)所示为在正极集 电体1的电极组10的外周侧的面设有薄壁部3a的例子,图2(b)所示为在正极集电体1的 电极组10的内周侧的面设有薄壁部3b的例子,图2(c)所示为在正极集电体1的两面设有 薄壁部3a、3b的例子。如图2(a) (c)所示,正极板4和负极板8在充电时沿箭头A和C的方向伸长, 放电时沿箭头B和D的方向收缩,但通过在正极合剂层2a、2b的一部分设置薄壁部3a、3b, 能提高正极板4的伸长率,因此能使正极板4和负极板8的充放电时的伸缩相互一致。其 结果是,能缓和因充放电时正极板4和负极板8的伸缩率之差引起的应力,能抑制电极板4、 8的断裂或折弯。这里,在正极合剂层2a、2b的一部分中设置的薄壁部3a、3b的个数、或者形态(厚 度、宽度、间隔等)没有特殊限制,可以根据使用的负极板8的伸长率适当确定。以下,参照图3 图9,对在正极合剂层2a、2b设置的薄壁部3a、3b的各种实施方 式进行说明。图3(a)、(b)是表示卷绕前的电极组的结构的一部分的立体图,图3(a)所示为在 正极集电体1的电极组10的外周侧的面上设置了薄壁部3a的情况,图3(b)所示为在正极 集电体1的电极组10的内周侧的面上设置了薄壁部3b的情况。这里,薄壁部3a、3b可以于在正极集电体1的表面形成正极合剂层的一系列工序 中形成。即,使用模涂机在正极集电体1的表面涂布正极合剂涂料时,将模的歧管内部的压 力调至负压,调节从模顶端部喷出的正极合剂涂料的量,即可形成比通常的正极合剂层2a、2b的厚度薄的薄壁部3a、3b。此时,使模的歧管内部为负压后,对释放压力而再喷出正极合 剂涂料的时机进行调节,即可沿与正极板4的长度方向正交的方向形成具有一定宽度的薄 壁部3a、3b。然后,使正极合剂涂料干燥后,将正极合剂层2a、2b加压至不比薄壁部3a、3b薄的 规定的厚度,然后,将正极集电体1剪切加工成规定的宽度和长度,得到长条状的正极板4。这里,正极合剂涂料通过如下方法来制作将正极活性物质、导电剂、粘合剂混入 分散介质中,混合分散,一边调节至最适合在正极集电体1上涂布的粘度,一边进行混炼, 由此制作正极合剂涂料。作为正极活性物质,例如可以使用钴酸锂及其改性体(在钴酸锂中固溶铝或镁而 得到的物质等)、镍酸锂及其改性体(使一部分镍置换成钴得到的物质等)、锰酸锂及其改 性体等复合氧化物等。此外,作为导电剂,例如可以将乙炔黑、科琴炭黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑、热裂 法炭黑等炭黑、各种石墨单独使用或组合使用。作为粘合剂,例如可以使用聚偏氟乙烯(PVdF)、聚偏氟乙烯的改性体、聚四氟乙烯 (PTFE)、具有丙烯酸酯单元的橡胶粒子粘合剂等。此时,可以将导入了反应性官能团的丙烯 酸酯单体或丙烯酸酯低聚物混入粘合剂中。负极板8可以采用下述通常的方法来制作。首先,将负极活性物质、粘合剂加入到分散介质中进行混合分散,一边调节至最适 合于在负极集电体5上涂布的粘度一边进行混炼,制作负极合剂涂料。这里,作为负极活性物质,例如可以使用各种天然石墨以及人造石墨、硅化物等硅 类复合材料、以及各种合金组成材料。此外,作为粘合剂,例如可以使用聚偏氟乙烯及其改性体。另外,从提高锂离子的 接受性的观点出发,优选使用将苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶粒子(SBR)或其改性体与以羧 甲基纤维素(CMC)为代表的纤维素类树脂等并用而得到的物质、或在苯乙烯-丁二烯共聚 物橡胶粒子或其改性体中添加少量上述纤维素类树脂而得到的物质。使用模涂机在负极集电体5的表面涂布制得的负极合剂涂料,使其干燥后,通过 加压将其压缩至规定的厚度,形成负极合剂层,然后剪切加工成规定的宽度和长度,得到长 条状的负极板8。图3 (a)、(b)所示为在正极集电体1的任一侧的面上设置了薄壁部3a、3b的情况, 但是,如图4所示,可以在正极集电体1的两面上设置薄壁部3a、3b。此时,也可以使用上述 方法,在正极集电体1的两面形成薄壁部3a、3b。另外,如图4所示,表示了形成于正极集电体1的两面的薄壁部3a、3b相对于正极 板4的长度方向以相同的相位形成的例子,但是,如图5所示,也可以相位偏移地来形成。但是,在将正极板4和负极板8夹隔隔膜9卷绕制作电极组时,由于曲率的差异, 对负极板8的外周侧的负极合剂层6a会施加拉伸应力,对内周侧的负极合剂层6b会施加 压缩应力。为此,如图6所示,通过使与外周侧的负极合剂层6b对峙的形成于正极板4的内 周侧的正极合剂层2b的薄壁部3b的宽度W5比形成于外周侧的正极合剂层2a的薄壁部3a 的宽度W4宽(W5 > W4),能进一步缓和伴随着负极板8的膨胀收缩而施加于正极板4的应
8力。此外,在将正极板4和负极板8夹隔隔膜9卷绕制作的电极组中,电极板的曲率从 电极组的卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变小。因此,上述施加于外周侧的负极合剂层6a的 拉伸应力以及施加于内周侧的负极合剂层6b的压缩应力逐渐变小。为此,如图7所示,通过使各薄壁部3a、3b的宽度W1、W2、W3从电极组的卷绕开始 侧到卷绕结束侧逐渐变小地形成(Wl > W2 > W3),能缓和伴随着负极板8的膨胀收缩而施 加于正极板4的应力,同时能增加正极合剂层2a、2b整体的量,从而能抑制因设置了薄壁部 3a、3b而导致的电池容量的下降。另外,通过调节图6和图7所示的薄壁部3a、3b的宽度所得到的效果,也能通过调 节沿正极板4的长度方向形成的多个薄壁部3a、3b的间隔来获得。S卩,如图8所示,通过使形成于电极组的内周侧的面上的正极合剂层2b的薄壁部 3b的间隔P5比形成于电极组的外周侧的面上的正极合剂层2a的薄壁部3a的间隔P4窄 (P5<P4),能获得与由图6所示的薄壁部3a、3b的构成(W5 > W4)所得到的效果相同的效^ ο此外,如图9所示,通过使形成于正极合剂层2a、2b的多个薄壁部3a、3b以各薄壁 部间的间隔P1、P2、P3从电极组的卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变宽的方式形成(PI <P2 <P3),能获得与由图7所示的薄壁部3a、3b的构成(Wl > W2 > W3)所得到的效果相同的 效果。(第2实施方式)在第1实施方式中,通过在正极合剂层2a、2b的一部分设置薄壁部3a、3b来缓和 伴随着负极板8的膨胀收缩而施加于正极板4的应力,而在本实施方式中,通过在正极合剂 层2a、2b的一部分中设置活性物质密度小的部位(以下称为“低密度活性物质层”),能获 得相同的效果。S卩,负极板8的膨胀收缩是因锂向负极活性物质层的嵌入、脱嵌而产生的,因此通 过在与负极板8对峙的正极板4的正极合剂层2a、2b的一部分中设置低密度活性物质层, 能局部减少锂向负极活性物质层的嵌入、脱嵌的量。由此,能抑制负极板8的膨胀收缩,从 而能缓和伴随着负极板8的膨胀收缩而施加于正极板4的应力。图10(a)、(b)是表示本实施方式的正极板4的制造方法的立体图。首先,如图10(a)所示,在正极合剂层2a、2b中,以与正极集电体1的长度方向正 交的方式,形成至少1个以上的薄壁部3a、3b。该薄壁部3a、3b可以用在第1实施方式中说 明的间歇涂布的方法来形成。接着,如图10(b)所示,将正极合剂层2a、2b加压成比薄壁部3a、3b薄的规定的厚 度。由此,形成了薄壁部3a、3b的部位的正极活性物质的密度比其他部位的正极活性物质 的密度小,在正极合剂层2a、2b的一部分中形成低密度活性物质层7a、7b。在第1实施方式中,将正极合剂层2a、2b加压成不比薄壁部3a、3b薄的规定的厚 度,而在本实施方式中,将正极合剂层2a、2b加压成比薄壁部3a、3b薄的规定的厚度,在这 点上它们是不同的。因此,在本实施方式中,正极合剂层2a、2b的表面平坦。所以,在本实 施方式中,能够使将正极板4和负极板8夹隔隔膜9卷绕形成的电极组的直径比第1实施 方式中的电极组的直径小。
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这里,在正极合剂层2a、2b的一部分中设置的低密度活性物质层7a、7b的个数或 形态(厚度、宽度、间隔等)没有特殊限制,可以根据使用的负极板8的伸缩率来适当确定。以下,参照图11 图15,对正极合剂层2a、2b中设置的低密度活性物质层7a、7b 的各种实施方式进行说明。图11所示的方式与第1实施方式中的图5对应,形成于正极集电体1的两面的低 密度活性物质层7a、7b以相对于正极板4的长度方向使相位偏移的方式形成。通过采用这 样的结构,使与低密度活性物质层7a、7b对峙的负极活性物质层中嵌入、脱嵌的锂的量在 负极板8的两面不同,从而能更有效地抑制电极组整体的负极板8的膨胀收缩。由此,能进 一步缓和伴随着负极板8的膨胀收缩而施加于正极板4的应力。图12所示的方式与第1实施方式中的图6对应,通过使形成于正极板4的内周侧 的正极合剂层2b的低密度活性物质层7b的宽度W7比形成于外周侧的正极合剂层2a的低 密度活性物质层7a的宽度W6宽(W7 > W6),能进一步缓和伴随着负极板8的膨胀收缩而施 加于正极板4的应力。另外,如图13所示,形成于正极集电体1的两面的低密度活性物质层7a、7b也可 以按相对于正极板4的长度方向使相位偏移的方式来形成。图14所示的方式与第1实施方式中的图7对应,通过使各低密度活性物质层7a、 7b的宽度W8、W9、WlO从电极组的卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变窄地形成(W8 > W9 > W10),能缓和伴随着负极板8的膨胀收缩而施加于正极板4的应力,同时增加正极合剂层 2a、2b整体的量,从而能抑制因设置了低密度活性物质层7a、7b导致的电池容量的下降。图15所示的方式与第1实施方式中的图9对应,通过使形成于正极合剂层2a、2b 的多个低密度活性物质层7a、7b以各低密度活性物质层7a、7b的间隔P6、P7、P8从电极组 的卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变宽的方式形成(P6 < P7 < P8),能获得与由图14所示的 低密度活性物质层7a、7b的构成(W8 > W9 > W10)得到的效果相同的效果。以上,通过优选的实施方式对本发明进行了说明,但上述说明并非限定事项,毋庸 置疑,可以进行各种改变。例如,在上述实施方式中,对正极板和负极板夹隔隔膜卷绕而成 的电极组进行了说明,但也可以是正极板和负极板夹隔隔膜层叠而成的电极组。实施例以下,列举本发明的实施例来进一步说明本发明的结构和效果,但本发明不限于 这些实施例。(实施例1)将作为正极活性物质的钴酸锂100重量份、作为导电剂的乙炔黑2重量份、作为粘 合剂的聚偏氟乙烯2重量份与适量的N-甲基-2-吡咯烷酮一起搅拌混炼,制作正极合剂涂 料。接着,如图3(a)所示那样,在由厚15μπι的铝箔(Al纯度为99. 85% )构成的正 极集电体1上涂布正极合剂涂料,并且在与正极集电体1的长度方向垂直的方向的一个面 上以单面涂布的方式等间隔地形成宽5mm的薄壁部3a,在干燥后制得单面的正极合剂层2a 或2b的厚度为100 μ m且正极合剂层2a的薄壁部3a的厚度为65 μ m的正极板4。然后,对该正极板4进行加压以使总厚度为165 μ m,从而使单面的正极合剂层2a 或2b的厚度为75 μ m,然后剪切加工成规定的宽度,制得正极板4。
另一方面,将作为负极活性物质的人造石墨100重量份、作为粘合剂的苯乙烯-丁 二烯共聚物橡胶粒子分散体(固体成分40重量%) 2. 5重量份(按粘合剂的固体成分换算 基计为1重量份)、作为增稠剂的羧甲基纤维素1重量份以及适量的水一起搅拌,制作负极 合剂涂料。接着,在由厚10 μ m的铜箔(Cu纯度为99. 9% )构成的负极集电体5上涂布负极 合剂涂料,在干燥后制得单面侧的负极合剂层6a、6b的厚度为IlOym的负极板8。然后,对 该负极板8进行加压使总厚度为180 μ m后,剪切加工成规定的宽度,制作负极板8。将如上所述制得的正极板4和负极板8夹隔由厚20 μ m的聚乙烯微多孔膜构成的 隔膜9并卷绕成漩涡状,制作电极组10。将该电极组10收纳于有底圆筒形的电池壳11中, 注入规定量的在EC、DMC、MEC混合溶剂中溶解了 IM的LiPF6和3重量份的VC而得到的非 水系电解液。然后,用封口板15将电池壳11的开口部封口,制作图1所示的圆筒形锂离子 二次电池17。(实施例2)如图4所示那样,在正极集电体1的两个面上,同相位、等间隔地形成宽5mm、厚 65 μ m的薄壁部3a、3b,除此以外,用与实施例1相同的方法制作圆筒形锂离子二次电池。(实施例3)如图5所示那样,在正极集电体1的两个面上,异相位、等间隔地形成宽5mm、厚 65 μ m的薄壁部3a、3b,除此以外,用与实施例1相同的方法制作圆筒形锂离子二次电池。(实施例4)如图6所示那样,同相位、等间隔地在正极集电体1的表面上形成宽5mm、厚65 μ m 的薄壁部3a,在正极集电体1的背面上形成宽6mm、厚65 μ m的薄壁部3b,除此以外,用与实 施例1相同的方法制作圆筒形锂离子二次电池。(实施例5)如图7所示那样,在正极集电体1的两个面上,从电极组的卷绕开始侧到卷绕结束 侧,使薄壁部3a、3b的宽度按5mm、4. 5mm、4. Omm逐渐变窄的方式来形成厚65 μ m的薄壁部 3a、3b,除此以外,用与实施例1相同的方法制作圆筒形锂离子二次电池。(实施例6)如图8所示那样,在正极集电体1的表面上,以30mm的间隔形成宽5mm、厚65 μ m 的薄壁部3a,在正极集电体1的背面上,以15mm的间隔形成宽5mm、厚65 μ m的薄壁部3b, 除此以外,用与实施例1相同的方法制作圆筒形锂离子二次电池。(实施例7)如图9所示那样,在正极集电体1的两个面上,从电极组的卷绕开始侧到卷绕结束 侧,使薄壁部3a、3b的间隔按20mm、30mm、40mm逐渐变宽的方式来形成厚65 μ m的薄壁部 3a、3b,除此以外,用与实施例1相同的方法制作圆筒形锂离子二次电池。(实施例8)如图10(a)所示那样,用与实施例1相同的方法,在正极集电体1的两个面上,同 相位、等间隔地形成宽5mm、厚75 μ m的薄壁部3a、3b。然后,进行加压使正极合剂层2a、2b 的厚度为75 μ m,从而同相位、等间隔地制作宽5mm、厚75 μ m的低密度活性物质层7a、7b。 然后,用与实施例1相同的方法,制作图1所示的圆筒形锂离子二次电池。
(实施例9)如图11所示那样,在正极集电体1的两个面上,异相位、等间隔地形成宽5mm、厚 75 μ m的低密度活性物质层7a、7b,除此以外,用与实施例8相同的方法制作圆筒形锂离子 二次电池。(实施例10)如图12所示那样,同相位、等间隔地在正极集电体1的表面上形成宽3mm、厚 75 μ m的低密度活性物质层7a,在正极集电体1的背面上形成宽5mm、厚75 μ m的低密度活 性物质层7b,除此以外,用与实施例8相同的方法制作圆筒形锂离子二次电池。(实施例11)如图13所示那样,相位偏移1/2、等间隔地在正极集电体1的表面上形成宽3mm、 厚75 μ m的低密度活性物质层7a,在正极集电体1的背面上形成宽5mm、厚75 μ m的低密度 活性物质层7b,除此以外,用与实施例8相同的方法制作圆筒形锂离子二次电池。(实施例12)如图14所示那样,在正极集电体1的两个面上,从电极组的卷绕开始侧到卷绕结 束侧,使低密度活性物质层7a、7b的宽度按5mm、4. 5mm、4. Omm逐渐变窄的方式来形成厚 75 μ m的低密度活性物质层7a、7b,除此以外,用与实施例8相同的方法制作圆筒形锂离子 二次电池。(实施例13)如图15所示那样,在正极集电体1的两个面上,从电极组的卷绕开始侧到卷绕结 束侧,以使低密度活性物质层7a、7b的间隔按20mm、30mm、40mm逐渐变宽的方式来形成厚 75 μ m的低密度活性物质层7a、7b,除此以外,用与实施例8相同的方法制作圆筒形锂离子 二次电池。上述实施例1 13中,分别制作100个锂离子二次电池17,反复充放电500个循 环,但未发生循环劣化。另外,从反复充放电500个循环后的锂离子二次电池17的100个 中抽出20个,将电极组10解体,均未发现锂析出、电极板断裂、电极板折弯、电极合剂层脱 落等不良现象。本发明可应用于伴随着电子设备和通信设备的多功能化而要求高容量化的携带 用电源等的电池。
权利要求
一种非水电解质二次电池,其具备电极组,该电极组通过将在正极集电体上形成有正极合剂层的正极板与在负极集电体上形成有负极合剂层的负极板夹隔隔膜进行卷绕或层叠而成,所述正极合剂层中以与所述正极板的长度方向正交的方式设有至少1个以上的薄壁部。
2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池,其中,在所述正极集电体的两个面中, 至少在所述电极组的内周侧的面上形成有所述正极合剂层的薄壁部。
3.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池,其中,在所述正极集电体的两个面上 形成有所述正极合剂层的薄壁部,且在所述电极组的内周侧的面上形成的薄壁部与在所述 电极组的外周侧的面上形成的薄壁部以相位偏移的方式形成。
4.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池,其中,在所述正极集电体的两个面上 形成有所述正极合剂层的薄壁部,且在所述电极组的内周侧的面上形成的薄壁部的宽度比 在所述电极组的外周侧的面上形成的薄壁部的宽度宽。
5.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池,其中,形成于所述正极合剂层的多个 薄壁部以各薄壁部的宽度从所述电极组的卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变窄的方式形成。
6.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池,其中,形成于所述正极合剂层的多个 薄壁部在所述正极集电体的两个面上形成,且在所述电极组的内周侧的面上形成的薄壁部 的间隔比在所述电极组的外周侧的面上形成的薄壁部的间隔窄。
7.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池,其中,形成于所述正极合剂层的多个 薄壁部以各薄壁部间的间隔从所述电极组的卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变宽的方式形 成。
8.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池,其中,至少在位于所述电极组的卷绕 开始侧的曲率半径小的部位形成有所述正极合剂层的薄壁部。
9.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池,其中,所述正极合剂层中以与所述正 极板的长度方向正交的方式设有至少1个以上的低密度活性物质层来代替所述薄壁部。
10.根据权利要求9所述的非水电解质二次电池,其中,在所述正极集电体的两个面 中,至少在所述电极组的内周侧的面上形成所述正极合剂层的低密度活性物质层。
11.根据权利要求9所述的非水电解质二次电池,其中,在所述正极集电体的两个面上 形成有所述正极合剂层的低密度活性物质层,且在所述电极组的内周侧的面上形成的低密 度活性物质层与在所述电极组的外周侧的面上形成的低密度活性物质层以相位偏移的方 式形成。
12.根据权利要求9所述的非水电解质二次电池,其中,在所述正极集电体的两个面上 形成有所述正极合剂层的低密度活性物质层,且在所述电极组的内周侧的面上形成的低密 度活性物质层的宽度比在所述电极组的外周侧的面上形成的低密度活性物质层的宽度宽。
13.根据权利要求9所述的非水电解质二次电池,其中,形成于所述正极合剂层的多个 低密度活性物质层以各低密度活性物质层的宽度从所述电极组的卷绕开始侧到卷绕结束 侧逐渐变窄的方式形成。
14.根据权利要求9所述的非水电解质二次电池,其中,形成于所述正极合剂层的多个 低密度活性物质层以各低密度活性物质层的间隔从所述电极组的卷绕开始侧到卷绕结束侧逐渐变宽的方式形成。
15.根据权利要求9所述的非水电解质二次电池,其中,至少在位于所述电极组的卷绕 开始侧的曲率半径小的部位形成有所述正极合剂层的低密度活性物质层。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种抑制了充放电时的正极板断裂或负极板折弯的安全性高的非水电解质二次电池。该非水电解质二次电池具备电极组(10),该电极组(10)通过将在正极集电体(1)上形成有正极合剂层(2a、2b)的正极板(4)与在负极集电体(5)上形成有负极合剂层(6a、6b)的负极板(8)夹隔隔膜(9)进行卷绕或层叠而成,正极合剂层(2a、2b)中以与正极板(4)的长度方向正交的方式设有至少1个以上的薄壁部(3a、3b)。
文档编号H01M10/36GK101911374SQ200980102338
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年6月23日
发明者住原正则, 山田雅一, 西冈努 申请人:松下电器产业株式会社
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