专利名称：层叠式电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及层叠式电池及其制造方法，尤其涉及使用了将方形的正负极板及间隔件层叠而成的层叠电极体的层叠式电池及其制造方法。
背景技术：
近年来，电池不仅用于携带式电话机、个人计算机、PDA等移动信息终端的电源，而且在机器人、电动机动车、备用电源等中使用，从而被要求更进一步的高容量化。对于这样的要求，尤其在二次电池领域中，以具有高能量密度的高容量的锂离子电池为代表的非水系二次电池作为上述这样的驱动电源得到了广泛应用。作为这样的锂离子电池的电池形态，大致具有将旋涡状的电极体封入外装体而成的旋涡式锂离子电池、将层叠多个方形电极而成的层叠电极体封入通过熔敷外装罐或复合膜而制造出的复合外装体中形成的层叠式锂离子电池(层叠型的方型锂离子电池)。在所述锂离子电池中，层叠式电池的层叠电极体的具体结构为如下方式，S卩，将延伸出正极集电引板的板状的正极板和延伸出负极集电引板的板状的负极板隔着由聚乙烯、聚丙烯等构成的间隔件层叠成所需数量。以往，在上述层叠式电池中，将两张间隔件在周缘部接合而构成袋状，在该袋状间隔件中收容正极板及负极板中的任意一方，并将收容有该正极板或负极板的袋状间隔件和未收容在袋状间隔件中的负极板或正极板交替层叠而构成层叠电极体。根据该结构，由于以正极板及负极板中的任一方收容在袋状间隔件中的状态进行保持，所以能够有效地防止正极板与负极板因偏移等而接触造成短路。此外，在以锂离子电池为代表的非水系二次电池中，为了在充电时使从正极活性物质放出的锂离子可靠且顺利地被负极活性物质吸收并保有，负极板的负极合剂涂敷部需要形成为面积比正极板的正极合剂涂敷部大。因此，在正极板的端缘部，在未涂敷正极合剂的情况下使作为集电体的铝箔等金属片在露出的状态下延伸而形成正极集电引板的正极引板部，该金属片的露出部经由间隔件与负极板的负极合剂涂敷部对置的结构是通用结构例。如此，对于一方电极的金属集电体的露出部分经由间隔件与另一方电极对置的结构而言，如果因落下或振动等导致碰撞等某种原因而使得一方电极的金属集电体的露出部分乃至另一方电极贯通间隔件而引起它们接触短路，则存在大电流流过而产生发剧热等危险性。尤其是，即使在利用前述的袋状间隔件的情况下，由于正极引板在正极引板部延伸出而无法将间隔件熔敷，因此间隔件容易偏移，发生短路的可能性也相应地变大。进而，在需要大电流的用途中，由于形成宽幅的引板部形成导致该倾向明显。此外，在电极体的制造工序中，在将负极板及正极板切出时，切断端部可能产生毛刺，由该毛刺刺破间隔件，从而负极板与正极板经由该毛刺而发生短路。此外，在层叠式电池中，将从层叠电极体延伸出的多张正极引板以成束的状态与正极集电端子接合而进行集电，因此在正极引板部与间隔件之间产生间隙，从而成为未与正极引板的基端部(根部)熔敷的间隔件容易偏移或翻卷的结构。而且，在这样的情况下， 正极引板的层叠张数越多，间隔件越容易翻卷。因此，如专利文献I中公开的那样，提出在引板部的基端部(根部)形成由绝缘性树脂构成的短路防止层，由此防止发生引板部的短路。
另一方面，在专利文献2中公开了在极板的引板部利用粘接剂密封间隔件，由此防止混入异物而导致发生的短路。此外，在专利文献3中公开了以下结构，即，在极板的外周部的未涂敷活性物质的集电体面上，通过形成由粘接剂、两面粘接带等构成的绝缘层，由此防止极板相互横向偏移而导致的短路的发生。根据所述专利文献I 3中公开的结构，由于均为在引板部与间隔件之间形成有绝缘层的结构，因此可以想到的是它们在防止引板部的短路的发生方面有一定的效果。然而，在此，即使在例如前述那样产生毛刺而刺破间隔件的情况下，只要不发生短路就能够充放电。因此，如果以该状态长期使用电池，则间隔件以损伤的部分为起点发生膜破裂而引发大规模的短路，由此产生电池异常发热的问题。换言之，即使利用绝缘层能够暂时遏制短路的发生，但在从该状态进一步发展而导致间隔件膜破裂的情况下等，依然会发生大规模的短路而导致产生异常发热的问题。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2001-93583号公报专利文献2日本特开2002-324571号公报专利文献3日本特开2006-236994号公报因此，本申请申请人考虑，如果代替上述的绝缘层而使用电子传导性比集电体低但非绝缘性的材料形成保护层，则在如上述那样毛刺等刺破间隔件而未发生短路的状态下，与维持绝缘性相比不如说能够发生稳定的放电，由此，能够在避开异常发热的同时通过电池电压的下降而在设备侧检测电池的异常，此外，由于这样逐渐放电而最终电池完全放电，因此在后来正极板与负极板之间产生直接短路的情况下也不会有大电流流通，由此能够有效地确保电池的安全性，对于该结构在先进行了专利申请(日本特开2007-95656号公报；以下，也称为“在先申请”)。
发明内容
本发明进一步改善上述在先申请的结构，其目的在于提供一种能够更有效地确保电池安全性的层叠式电池。另外，本发明的目的还在于提供一种能够有效确保电池安全性且能够容易地制造电池的层叠式电池的制造方法。为了实现上述目的，本发明的层叠式电池具备在由金属片构成的集电体的至少单面上形成有活性物质合剂层的一方电极，该一方电极具有局部露出金属的部分，所述一方电极与所述金属露出的部分一起隔着间隔件与另一方电极对置，所述层叠式电池的特征在于，在所述一方电极中的金属露出的部分与所述间隔件之间形成有保护层，该保护层由电子传导性比所述金属的电子传导性低且为非绝缘性的材料构成，通过所述保护层使所述金属露出的部分与所述间隔件接合。在本发明中，在“电极中的金属露出的部分”包括形成有集电引板的部分(以下，也称“集电引板部”)，另外，不言而喻的是，在集电引板部以外形成有金属露出的部分的情况下，当然也包含该部分。此外，作为集电引板部也可以是在金属露出的部分一体地形成集电引板的结构或者在金属露出的部分接合其他金属构件而形成集电引板的结构。根据上述本发明的结构，由于与前述的在先申请的情况同样也在金属露出的部分与间隔件之间形成有保护层，因此在毛刺等刺破间隔件但未成为短路的状态下，通过保护层进行稳定的放电。由此，能够通过电池电压的下降能够进行异常的检测，并在即使此后产生直接短路的情况下也不会有大电流流通。由此，能够有效地确保电池的安全性。而且，在本发明中进一步通过保护层将金属露出的部分与间隔件接合。以往，在金属露出的部分与间隔件对置的部分容易产生偏移或翻卷，相应地也成为容易发生短路的结构。然而，根据本发明，由于该部分通过保护层接合，因此能够防止偏移或翻卷的发生。由此，能够进一步有效地确保电池的安全性。换言之，通过利用保护层进行接合而防止金属露出的部分与间隔件之间的偏移或翻卷的发生，从而难以发生短路，利用这种方式配合基于上述那样通过保护层进行的稳定放电的作用，由此能够进一步可靠地确保电池的安全性的提高。此外，通过利用保护层将一方电极的金属露出的部分与间隔件接合，从而能够将该一方电极相对于间隔件进行定位并固定。此时，可以想到的是，为了进行金属露出的部分与间隔件的接合即定位(固定)而使用粘接带等。然而，这样的话，不仅厚度增大，而且构件的个数增加且费时费力而使制造变得复杂。相对于此，通过使保护层具有定位(固定)功能，能够有效地避免上述的问题。优选，所述一方电极及另一方电极由正极集电引板延伸出的多张正极板和负极集电引板延伸出的多张负极板构成，所述层叠式电池具备所述正极板与负极板隔着所述间隔件交替层叠而成的层叠电极体。
在使多张正极板和多张负极板隔着所述间隔件交替层叠而形成层叠电极体的情况下，存在金属露出的部分与间隔件相对置的部分更容易产生偏移或翻卷的倾向，因此尤其能够发挥通过保护层接合该部分这样的发明效果。优选，所述一方电极为正极板，所述保护层也在所述正极板的所述活性物质合剂层与所述金属露出的部分的交界附近的所述活性物质合剂层上形成。在正极板中的活性物质合剂层端部的附近区域、即在正极活性物质层中的正极活性物质层与金属露出的部分的交界的附近，正极活性物质层的厚度容易变得比其他区域的正极活性物质层的厚度厚。若正极活性物质层的厚度变厚，则每单位面积的正极活性物质量变多，因此随着充放电的进行，在与该区域对置的负极板上容易析出锂金属。并且，该析出的锂金属可能损坏间隔件而导致正负极短路。通过在正极活性物质层中的正极活性物质层与金属露出的部分的交界附近形成保护层，从而能够抑制该区域的电池反应，防止锂金属的析出。由此，能够得到安全性更高的电池。此外，在所述金属露出的部分构成集电引板的情况下，在正极活性物质层中的构成集电引板的金属露出的部分与正极活性物质层的交界的附近区域，由于电流比较集中所以比其他区域更容易产生充放电反应，与该区域对置的负极板上容易析出更多的金属锂。 由此，在该区域设置保护层更加有效。优选通过在正极活性物质层上形成的保护层将正极活性物质层与间隔件粘接。根据上述结构，能够更有效地防止间隔件的偏移或翻卷的发生，并且能够更可靠地进行间隔件的接合即定位(固定)。优选在所述正极活性物质层上形成的保护层的厚度比所述金属露出的部分的所述保护层的厚度小。
通过将形成在正极活性物质层上的保护层的厚度形成得薄，能够局部地增加电极体的厚度。优选，所述间隔件成形为袋状，在该袋状的间隔件中收容有所述一方电极。若在间隔件重合的状态下将周缘部通过熔敷等接合而形成为袋状并在其中收容一方电极，则能够有效地防止该被收容的一方电极与另一方电极接触。另外，能够以一方电极收容在袋状间隔件内而进行保持的状态进行定位及固定，因此能够容易地进行定位及固定。然而，对于该袋状间隔件而言，由于集电引板在集电引板部延伸出因此无法接合间隔件。因此容易产生间隔件的偏移或翻卷。因此，通过保护层将电极的集电引板部与间隔件接合，从而即使在集电引板部也难以产生间隔件的偏移或翻卷。换言之，袋状间隔件虽然是有效防止短路的结构，但以往存在在集电引板部难以防止间隔件偏移或翻卷的问题，因此本发明尤其能够发挥通过保护层接合金属露出的部分与间隔件的效果。优选，在所述袋状的间隔件中收容正极板。如上所述，由于需要将负极合剂涂敷部形成为面积比正极合剂涂敷部大，因此负极板通常被调制成比正极板大的尺寸。因此，从省空间的观点考虑，优选在袋状间隔件中收纳正极板的结构。优选，所述袋状的间隔件通过在间隔件重合的状态下将周缘部间断地结合而构成。若在间隔件重合的状态下将周缘部间断地、即以留下未接合部的方式接合，则能够形成为电解液通过该未接合部而容易浸透袋状间隔件内的电极的结构。此时，优选在周缘部接合的区域的长度相对于间隔件的周缘部的长度的比例(接合区域的比例)为30 70%左右。如果接合区域的比例小于30%，则容易导致间隔件的接合强度变得不充分，另一方面，如果超过70%，则电解液的浸透性容易变得不充分。优选，所述层叠电极体中的正极板的层叠张数为15以上。如果层叠电极体中的正极板的层叠张数为15以上，则特别容易产生间隔件的偏移或翻卷，因此尤其能够发挥通过保护层接合金属露出的部分与间隔件这样的本发明的效果。优选，在所述一方电极上形成有宽度30mm以上的集电引板。如果集电引板的宽度为30mm以上，则特别容易产生间隔件的偏移或翻卷，因此尤其能够发挥通过保护层接合金属露出的部分与间隔件这样的本发明的效果。优选，所述保护层形成为从所述金属露出的部分与所述间隔件之间突出到外部。根据上述结构，即使在例如另一方电极(例如负极板)偏移而伸出比间隔件靠到外侧的位置的情况下，也能够通过保护层的突出部防止一方电极(例如正极板)中的金属露出的部分与另一方电极直接接触。此时，与上所述那样毛刺等刺破间隔件但未发生短路的状态同样，在该保护层的突出部也进行稳定的放电，能够通过电池电压的降低而进行异常检测，并且能够在发生直接短路时防止大电流流通，从而能够有效地确保电池的安全性。并且通过形成该保护层的突出部，不需要准备另一方电极(例如负极板)偏移时的间隔件的额外变大的尺寸上述保护层的突出部根据电池尺寸等的不同而不同，但优选比间隔件向外侧突出
2 6mm左右。优选，所述保护层是在绝缘性高分子物质中分散从由电子传导性的碳系材料、半导体材料、导电性氧化物构成的组中选择的至少一种材料的粉末而得到的。根据上述结构，由于是在绝缘性高分子物质中使电子传导性的碳系材料、半导体材料、导电性氧化物等无机材料的粉末分散而构成的，因此能够容易地形成由电子传导性比构成集电体的金属的电子传导性低的非绝缘性材料即半导电性材料构成的保护层。优选，所述绝缘性高分子物质是从由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯构成的组中选择的至少一种。根据上述结构，尤其能够容易地形成由半导电性的材料构成的保护层。作为在上述绝缘性高分子物质中分散的导电性的材料，进一步具体而言可以例示出以下的材料。碳素材料天然石墨、人造石墨等石墨材料、焦炭、碳纤维、中间相碳微球、作为合成树脂的炭化物的难石墨化材料等半导体材料硅、锗、砷化镓等导电性氧化物Sn02、TiO2、ZnO等所述保护层优选通过在绝缘性高分子物质中分散从由电子传导性的碳系材料、半导体材料、导电性氧化物构成的组中选出的至少一种材料和充填剂而得到。根据上述结构，由于保护层使用了绝缘性高分子物质、和从由赋予绝缘性高分子物质导电性的电子传导性的碳系材料、半导体材料、导电性氧化物构成的组中选出的至少一种材料和充填剂，因此在干燥后的保护层、活性物质合剂层及集电体之间产生颜色的差异，能够通过光学传感器明确地检测出活性物质合剂层与集电体间及保护层与活性物质合剂间的交界，例如在制造电池时产生极板组中层叠偏移或回卷偏移等情况下，由于能够利用光学传感器及图像处理装置自动地检测到该层叠偏移或回卷偏移等，因此能够提高电池的制造效率。优选所述充填剂优选为从由聚酰亚胺粉末、氧化铝粉末构成的组中选出的至少一种。根据上述结构，能够有效地对保护层进行着色，因此能够更明确地检测活性物质合剂层与集电体之间及保护层与活性物质合剂之间的交界。为了实现上述目的，本发明涉及一种层叠式电池的制造方法，该层叠式电池具备在由金属片构成的集电体的至少单面上形成有活性物质合剂层的一方电极，该一方电极局部具有金属露出的部分，所述一方电极与所述金属露出的部分一起隔着间隔件与另一方电极对置，所述层叠式电池的制造方法的特征在于，具有在所述一方电极上的金属露出的部分与所述间隔件的至少一方上形成由电子传导性比所述金属的电子传导性低且为非绝缘性的材料构成的保护层的工序；通过所述保护层将所述金 属露出的部分与所述间隔件接合的工序。根据上述方法，由于在所述金属露出的部分和所述间隔件的至少一方上形成保护层，因此能够通过保护层有效地确保电池安全性，并且由于通过保护层接合金属露出的部分与间隔件，因此能够防止偏移或翻卷的发生，由此，能够进一步有效地确保电池安全性。 此外，通过利用保护层接合金属露出的部分与间隔件，从而能够是保护层具有定位功能，能够方便且容易地制造安全性高的层叠式电池。在形成所述保护层的工序中，优选向绝缘性高分子物质中分散从由电子传导性的碳系材料、半导体材料、导电性氧化物构成的组中选择的至少一种材料的粉末而调制料浆，将该料浆向所述金属露出的部分与间隔件的至少一方涂敷而形成所述保护层，在将所述金属露出的部分与所述间隔件接合的工序中，优选在使所述料浆干燥前将所述金属露出的部分和所述间隔件粘合，在该状态下使所述料浆干燥，由此将所述金属露出的部分与所述间隔件接合。根据上述结构，由于是通过向绝缘性高分子物质中分散电子传导性的碳系材料、 半导体材料、导电性氧化物等无机材料的粉末得到，因此能够容易地形成由电子传导性比构成集电体的金属的电子传导性低且为非绝缘性的材料即半导电性的材料构成的保护层。另外，此时，如果作为保护层使用例如粘接带等，则厚度增大，构件的个数增加且费时费力而使制造变得复杂，对此，通过上述结构能够有效地避免这样的问题。即，通过使构成保护层的料浆干燥并将该干燥前的料浆作为粘接层来粘接间隔件，从而能够抑制厚度的增大，且无需另行准备定位(固定)用的构件。进而，能够同时地进行保护层的干燥工序与间隔件的定位工序，从而相应地使制造变得简单且容易，工序也能够得以简化。在形成所述保护层的工序中，优选将所述保护层形成为从所述金属露出的部分与所述间隔件之间突出到外部。根据上述结构，即使在例如另一方电极(例如负极板)偏移而伸出比间隔件靠到外侧的外部的情况下，也能够通过保护层的突出部防止一方电极(例如正极板)中的金属露出的部分与另一方电极直接接触。此时，与上述那样毛刺等刺破间隔件但未发生短路的状态同样，在该保护层的突出部，也能够进行稳定的放电，从而能够通过电池电压的降低进行异常检测，能够在发生短路时防止大电流流通，从而能够有效地确保电池的安全性。优选，所述一方电极板为正极板，在形成所述保护层的工序中，以如下方式形成所述保护层，即，在所述正极板的所述活性物质合剂层与所述金属露出的部分的交界附近的所述活性物质合剂层与间隔件之间形成所述保护层。由此，能够更有效地确保电池的安全性。发明效果根据本发明，在层叠式电池中，能够有效地确保电池的安全性，并且其制造也容易进行。
图I是表示本发明的层叠式电池的一部分的图，该图(a)是正极板的俯视图，该图 (b)是间隔件的俯视图，该图(C)是表示在内部配置有正极板的袋状间隔件的俯视图。
图2是本发明的层叠式电池中使用的负极板的俯视图。图3是表示本发明的层叠式电池中使用的在内部配置有正极板的袋状间隔件的俯视图。图4是本 发明的层叠式电池中使用的层叠电极体的分解立体图。图5是本发明的层叠式电池中使用的层叠电极体的俯视图。图6是表示将正负极集电引板和正负极集电端子接合后的状态的俯视图。图7是收容有层叠电极体的复合外装体的立体图。图8是表示在电极板的制造工序中的切出电极板前的金属板的一例的局部俯视图。图9是表示在电极板的制造工序中的切出电极板前的金属板的一例的局部俯视图。图10是表示在本发明的层叠式电池中使用的在内部配置有正极板的袋状间隔件的变形例的俯视图。图11是图10中的Z-Z线部分的向视剖视图。符号说明I :正极板(一方电极)Ia :正极活性物质层(活性物质合剂层)11 :正极集电引板(金属露出的部分)13 :保护层3a:间隔件
具体实施例方式以下，参照附图对本发明进行进一步详细的说明，但本发明并非局限于以下的最佳方式，在不变更其主旨的范围内可以实施适当变更。[正极的制造]将90质量％的作为正极活性物质的LiCo02、5质量％的作为导电剂的炭黑、5质量％的作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVdF)、作为溶剂的N-甲基-2-卩比咯烷酮(NMP)溶液混合而调制成正极用料浆。之后将该正极用料浆涂敷在作为正极集电体的铝箔(厚度15um)的两面。然后，通过加热而干燥并去除溶剂，并通过辊压缩至厚度为0. 1_，然后，如图1(a)所示，切断成宽度LI = 85mm、高度L2 = 85mm，从而制造出在铝箔的两面具有正极活性物质层Ia的正极板I。此时，使宽度L3 = 30mm、高度L4 = 20mm的未形成有正极活性物质层Ia的铝箔从沿正极板I的宽度LI方向延伸的一边的一端部(图I (a)中为左端部)延伸出而形成正极集电引板11。[负极的制造]将96质量％的作为负极活性物质的石墨粉末、2质量％的作为粘结剂的羧甲基纤维素(CMC)、2质量％的丁苯橡胶(SBR)、作为溶剂的纯水混合而调制成负极用料浆。将该负极用料浆涂敷在作为负极集电体的铜箔(厚度10um)的两面。然后，通过干燥而除去溶齐U，通过棍压缩至厚度为0. 08mm后，如图2所示，切断成宽度L7 = 90mm、高度L8 = 90mm,从而制造出在铜箔的两面具有负极活性物质层2a的负极板2。此时，使宽度L9 = 30mm、高度LlO = 20mm的未形成有负极活性物质层2a的铜箔在负极板2的宽度方向延伸的一边从上述正极板I的正极集电引板11形成侧端部的相反侧的端部(图2中为右端部)延伸出而形成负极集电引板12。[保护层的形成]向含有5质量％的作为粘合剂的PVdF的作为溶剂的NMP20g中 混合分散作为绝缘性高分子物质的聚酰亚胺粉末Ig及作为导电性材料的比表面积为40m2/g的乙炔黑(碳粉末)0. Ig而调制出料浆(以下也称为“半导电性料浆”)。如图1(a)所示，将该半导电性料浆在正极板I的正极集电引板11的基端部(根部)的两面、即在正极集电引板11的两面沿着正极活性物质层Ia的形成部与未形成部的交界(图I (a)中为正极板I的正极集电引板11形成侧端缘即上端缘的延长线)在外侧涂敷成宽度L3 = 30mm、高度Lll = 5mm、单面厚度为40 的状态，由此形成保护层(半导电层)13。[内部配置有正极板的袋状隔板的制造]如图1(b)所示，在具有宽度L5 = 90mm及高度L6 = 90mm的两张方形形状的聚丙烯(PP)制的间隔件3a(厚度30 pm)之间配置正极板I后，如图I (c)所示，将间隔件3a的四边(周缘部；除了正极集电引板11延伸部)通过热熔敷接合从而形成分别沿着各边延伸的接合部4，从而制造出在内部收纳而配置有正极板I的袋状间隔件3。此时，如图3所示，间隔件3a的接合部4间断地(隔开间隔地由多个连成列状) 形成，该接合部4的接合区域的比例为50%。另外，此时，利用在正极集电引板11的两面上涂敷的干燥前的半导电性料浆，将正极集电引板11的两面与间隔件3a粘接。另外，如图3所示，保护层13比间隔件3a向外侦U (图3中的上方)突出L12 = 2. 5mm，从而形成突出部13E。[层叠电极体的制造]调制出15张上述在内部配置有正极板I的袋状间隔件3，调制出16张负极板2， 如图4所示，将该袋状间隔件3与负极板2交替层叠。此时，使负极板2位于层叠方向上的两端面部。另外，此时，使负极板2位于层叠电极体10的层叠方向上的两端部。接着，如图 5所示，通过用于保持形状的绝缘带26连接该层叠体的两端面，从而得到层叠电极体10。[集电端子的焊接]如图6所示，在正极集电引板11及负极集电引板12的各自的延伸端部，通过超声波焊接法利用焊接点14分别接合宽度30mm、厚度0. 4mm的由铝板构成的正极集电端子15 及宽度30_、厚度0. 4mm的由铜板构成的负极集电端子16。需要说明的是，图6及其它附图中所示的参照符号31表示如下的树脂密封件，SP， 为了确保将后述的外装体18热密封时的密闭性而在正负极集电端子15、16上以分别沿着宽度方向固定成带状的方式成形的树脂密封件(糊状材料)。[向外装体的封入]如图7所示，向由成形为能够预先收纳电极体的复合膜17构成的外装体18中插入上述层叠电极体10，以使仅正极集电端子15及负极集电端子16从外装体18向外部突出的方式将正极集电端子15及负极集电端子16所在边以外的三边中的一边剩下，而对三边进行热熔接。[电解液的封入、密封化]
从上述外装体18的未进行热熔敷的一边注入电解液，最后对未进行热熔敷的一边进行热熔敷，由此制成电池，所述电解液通过将LiPF6以IM(摩尔/升)的比例在碳酸乙烯酯(EC)与碳酸甲乙酯(MEC)以体积比30 70的比例混合的混合溶剂中溶解得到。[变形例]
接下来，作为本发明的变形例，对在正极板上的正极活性物质层和由铝箔构成的集电体所露出的部分的交界附近的正极活性物质层上也形成保护层的形态进行说明。除了保护层的形成方法以外，可以采用与上述的制造方法相同的方法，因此仅对保护层的形成方法进行说明。在利用上述的方法制造的正极板上，如图10所示，将由上述的方法制造出的半导电性料浆在正极板I的正极集电引板11的基端部(根部)的两面、即正极集电引板11的两面上形成保护层(半导电层)13，该保护层13形成在位于正极活性物质层Ia的形成部与未形成部的交界及正极活性物质层Ia的形成部与未形成部的交界附近的正极活性物质层 Ia上。图11是图10中的Z-Z线部分的向视剖视图，其共同表示相邻的负极板2。如此，通过在位于正极活性物质层Ia的形成部与未形成部的交界附近的正极活性物质层Ia上形成保护层(半导电层)13F，从而能够抑制与位于正极活性物质层Ia的端部、即正极活性物质层Ia的形成部与未形成部的交界附近的正极活性物质层Ia相对置的负极板上的锂析出，因此能够得到安全性更高的电池。在上述正极活性物质层Ia上形成的保护层(半导电层；以下，也称为“进入部”)13F例如可以通过以下方式形成，S卩，在切出正极板I前的金属板(铝箔)的两面上间隔性地涂敷正极合剂，在干燥、压缩而形成正极活性物质层Ia后，切出成具有正极集电引板11的形状，然后，在正极集电引板11上的基端部(根部分)的两面上从突出部13E到进入部13F连续地形成、即以从比间隔件3a向外侧(上方)突出的区域至到达正极活性物质层Ia的端部(上端部)上(进入)的区域的方式涂敷半导电性料浆而形成。然后，利用涂敷在包括进入部13F的区域内的干燥前的半导电性料浆，将正极集电引板11的两面与间隔件3a粘接。根据上述工序，如图10所示，包括从突出部13E到进入部13F的保护层(半导电层)13形成为与正极集电引板11的宽度L3相等的长度。在此，突出部13E虽然不是必设的结构，但更优选设置突出部13E。[其它事项](I)在上述实施方式中，制造了将方形状的正负极板1、2及间隔件3a层叠构成的层叠电极体10封入复合外装体18中而成为方形外形结构的方型的层叠式电池，但作为外装体，也可以使用电池箱等。(2)在上述实施方式中，在正极集电体的金属(铝箔)露出的部分即正极集电引板11的两面上涂敷半导电性料浆，利用干燥前的半导电性料浆将间隔件3a分别与正极集电引板11的两面粘接，但例如也可以取代上述操作或与上述操作并行地在间隔件上的与集电体的金属露出的部分对置的区域上涂敷半导电性料浆。其中，当保护层形成到在金属露出的部分中比与间隔件对置的区域靠外侧的区域时，至少需要在集电体的金属露出的部分这一方涂敷半导电性料浆。此外，也可以构成为如下方式，即，作为保护层，例如将半导电性的粘接层形成在导电性基材的两面上而调制出半导电性的双面带，利用该双面带将集电体的金属露出的部分与间隔件接合。但是，从形成的保护层的厚度和制造的工时等观点考虑，如上述实施方式中那样在集电体的金属露出的部分上涂敷半导电性料浆的方法较为有利。(3)在上述实施方式中，通过热熔敷形成袋状间隔件3的接合部4，但作为接合部的接合方法除了热熔敷以外，还可以使用例如超声波熔敷、基于粘接剂的接合等。(4)在上述实施方式中，构成为在袋状间隔件3中收纳有正极板1，但也可以在袋状间隔件中收纳负极板。对于这样的结构而言，保护层形成在负极集电体的金属露出的部分与袋状间隔件之间。但是，因为通常负极板被调制成比正极板大的尺寸，因此从节省空间的观点考虑优选在袋状间隔件中收纳正 极板。(5)作为保护层，只要是非绝缘性且具有电子传导性比集电体的金属低的半导电性即可，但在例如具有5 100Q左右、更优选30 40 Q左右的电阻的情况下，能够通过产生稳定的放电而有效地确保电池安全性，因此在这方面特别优选。(6)在调制具有保护层的电极板的情况下，可以考虑如下的方法，即，例如如图8所示，在切出电极板21前的细长地延伸的金属板22上，以沿金属板22的宽度方向向外侧延伸出的方式分别形成各电极板21的集电引板23，沿着图8中的箭头Al所示的金属板22的移送方向(长度方向)向集电引板23的基端部(根部)涂敷半导电性料浆而形成保护层24。根据该方法，由于集电引板23的宽度方向与金属板22的移送方向Al为同一方向，因此能够容易地形成沿着集电引板23的宽度方向延伸的保护层24，此外，能够在送出金属板22的同时在与活性物质层25的形成为同一工序的工序内形成保护层24，存在难以确保半导电性料浆的涂敷精度的难点。另一方面，例如如图9所示，也可以想到如下方法，S卩，形成为集电引板27沿着图中的箭头A2所示的金属板26的移送方向(长度方向)延伸的这种电极板28的配置方式，沿着金属板26的宽度方向，将半导电性料浆涂敷在集电引板27的基端部(根部)而形成保护层29。根据该方法，不需要将各电极板28的集电引板27以沿着金属板26的宽度方向延伸的方式分别形成，由于集电引板27的宽度方向相对于金属板26的移送方向A2垂直，因此存在难以形成沿着集电引板27的宽度方向延伸的保护层29的难点。因此，考虑在切出电极板28后的层叠工序中涂敷半导电性料浆，此时，无需在送出金属板26的同时在与活性物质层30的形成为同一工序的工序内形成保护层29，因此此后切出电极板28后进行形成保护层29的形成工序，因此制造工序也相应地过度延展而造成效率降低。在此，根据本发明，由于将金属露出的部分(在此所示的例子中为集电引板27)与间隔件通过干燥前的半导电性料浆粘接而进行间隔件的定位(固定)，因此可以不需要半导电性料浆的干燥工序。(7)在上述实施方式中，袋状间隔件3通过将两张间隔件3a的4边(周缘部)接合而构成为袋状，但也可以例如代替这样的结构而将一张间隔件折弯，并将折弯部以外的3边(周缘部)接合而构成为袋状。(8)在上述变形例中，包括从突出部13E到进入部13F的保护层(半导电层)13形成为与正极集电引板11的宽度L3相等的长度，但也可以例如形成为，将保护层(半导电层)13中的进入部13F进一步延长而遍及正极板I的宽度(整个宽度)LI地形成。此时，保护层(半导电层)13的形成工序(顺序)与上述变形例的情况同样即可。形成该结构的目的在于，通过由保护层(半导电层)13进入部13F整体覆盖正极活性物质层Ia的端部(图 10中为上端部)，由此能够进一步有效地抑制与正极活性物质层Ia对置的负极板上的锂析出。(9)作为正极活性物质，不局限于上述钴酸锂，也可以使用钴-镍-锰、铝-镍-锰、 铝-镍-钴等含有钴、镍或锰的锂复合氧化物或尖晶石型锰酸锂等。(10)作为负极活性物质，除了天然石墨、人造石墨等石墨以外，也可以为炭精 (graphite) 焦炭 氧化锡 金属锂 娃 及它们的混合物等能够插入或脱离锂离子的物质。(11)作为电解液，也不特别局限于本实施例中所示的物质，作为支持电解质 (supporting electrolyte),例如可以列举出 LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、 LiPF6_x( CnF2n+1)x[其中，I < X < 6，n = I或2]等，也可以将它们中的一种或两种以上混合使用。支持电解质的浓度没有特别的局限，但优选每I升电解液中含有0.8 1.8摩尔。此夕卜，作为溶剂种类，除了上述EC、MEC以外，优选碳酸丙烯酯(PC)、Y-丁内酯(GBL)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)等碳酸酯系溶剂，更优选环状碳酸酯和链状碳酸酯的组合。工业上的可利用性本发明能够适当地适用于搭载在例如机器人、电动机动车等上的动力、备用电源等高输出用途的电源。
权利要求
1.一种层叠式电池，其具备在由金属片构成的集电体的至少单面上形成有活性物质合剂层的一方电极，该一方电极具有局部露出金属的部分，所述一方电极与所述金属露出的部分一起隔着间隔件与另一方电极对置，所述层叠式电池的特征在于， 在所述一方电极中的金属露出的部分与所述间隔件之间形成有保护层，该保护层由电子传导性比所述金属的电子传导性低的非绝缘性材料构成， 通过所述保护层使所述金属露出的部分与所述间隔件接合。
2.根据权利要求I所述的层叠式电池，其特征在于， 所述一方电极及另一方电极由正极集电弓I板延伸出的多张正极板和负极集电弓I板延伸出的多张负极板构成，所述层叠式电池具备所述正极板与所述负极板隔着所述间隔件交替层叠而成的层叠电极体。
3.根据权利要求2所述的层叠式电池，其特征在于， 所述一方电极为正极板，所述保护层也形成在所述正极板上的所述活性物质合剂层与所述金属露出的部分的交界附近的所述活性物质合剂层上。
4.根据权利要求2或3所述的层叠式电池，其特征在于， 所述金属露出的部分为集电引板。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的层叠式电池，其特征在于， 所述间隔件成形为袋状，在该袋状的间隔件中收容有所述一方电极。
6.根据权利要求5所述的层叠式电池，其特征在于， 在所述袋状的间隔件中收容有正极板。
7.根据权利要求5或6所述的层叠式电池，其特征在于， 所述袋状的间隔件通过在间隔件重合的状态下将周缘部间断地接合而构成。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的层叠式电池，其特征在于， 所述层叠电极体中的正极板的层叠张数为15以上。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的层叠式电池，其特征在于， 在所述一方电极上形成有宽度30mm以上的集电引板。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的层叠式电池，其特征在于， 所述保护层形成为从所述金属露出的部分与所述间隔件之间突出到外部。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的层叠式电池，其特征在于， 所述保护层是在绝缘性高分子物质中分散从由电子传导性的碳系材料、半导体材料、导电性氧化物构成的组中选择的至少一种材料的粉末而得到的。
12.根据权利要求11所述的层叠式电池，其特征在于， 所述绝缘性高分子物质是从由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯构成的组中选择的至少一种。
13.一种层叠式电池的制造方法，该层叠式电池具备在由金属片构成的集电体的至少单面上形成有活性物质合剂层的一方电极，该一方电极具有局部露出金属的部分，所述一方电极与所述金属露出的部分一起隔着间隔件与另一方电极对置，所述层叠式电池的制造方法的特征在于，具有 在所述一方电极的金属露出的部分与所述间隔件的至少一方上形成由电子传导性比所述金属的电子传导性低的非绝缘性材料构成的保护层的工序；通过所述保护层使所述金属露出的部分与所述间隔件接合的工序。
14.根据权利要求13所述的层叠式电池的制造方法，其特征在于， 在形成所述保护层的工序中，向绝缘性高分子物质中分散从电子传导性的碳系材料、半导体材料、导电性氧化物所构成的组中选择的至少一种材料的粉末而调制料浆，将该料浆向所述金属露出的部分与间隔件的至少一方涂敷而形成所述保护层， 在将所述金属露出的部分与所述间隔件接合的工序中，在使所述料浆干燥前将所述金属露出的部分和所述间隔件粘合，在该状态下使所述料浆干燥，由此使所述金属露出的部分与所述间隔件接合。
15.根据权利要求13或14所述的层叠式电池的制造方法，其特征在于， 在形成所述保护层的工序中，将所述保护层形成为从所述金属露出的部分与所述间隔件之间突出到外部。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的层叠式电池的制造方法，其特征在于， 所述一方电极板为正极板，在形成所述保护层的工序中，以如下方式形成所述保护层，即，在所述正极板的所述活性物质合剂层与所述金属露出的部分的交界附近的所述活性物质合剂层与间隔件之间形成所述保护层。
全文摘要
本发明提供能够有效地确保电池安全性的层叠式电池。层叠式电池具备在由金属板构成的集电体的至少单面上形成正极活性物质层(活性物质合剂层)(1a)的正极板(1)(一方电极)，该正极板(1)在局部具有正极集电引板(11)(金属露出的部分)，正极板(1)与正极集电引板(11)一起隔着间隔件(3a)与负极板(另一方电极)对置，在所述层叠式电池中，在正极板(1)中的正极集电引板(11)与间隔件(3a)之间形成有由电池传导性比集电体的金属低的为非绝缘性材料构成的保护层(13)，通过保护层(13)使正极集电引板(11)与间隔件(3a)接合。
文档编号H01M10/04GK102623740SQ20121001769
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月19日 优先权日2011年1月31日
发明者前田仁史, 堂上和范, 新屋敷昌孝, 藤原雅之 申请人:三洋电机株式会社