锂离子二次电池的制作方法
锂离子二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供能够容易地提高针对由钉扎或压坏导致的内部短路的安全性的、高容量的锂离子二次电池。本发明的锂离子二次电池具备包含正极集电体和正极活性物质层的正极(1)和包含负极集电体和负极活性物质层的负极(6)夹着隔离体(11)卷绕而成的电极组。正极集电体露出部(4)与负极集电体露出部(9)夹着隔离体(11)相对地卷绕而成的部分即异极集电体相对部(23)在电极组中设置1周以上，正极集电体露出部(4)之间或负极集电体露出部(9)之间直接或者夹着隔离体(11)地相互相对地卷绕而成的部分即同极集电体相对部(22)在电极组中设置1周以上。
【专利说明】锂离子二次电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子二次电池，特别涉及具有卷绕了正极和负极的电极组的锂离子二次电池。
【背景技术】
[0002]锂离子二次电池具备:正极、负极、夹设在正极和负极之间的隔离体、以及非水电解质。正极中，例如在由铝等形成的正极集电体的表面形成有包含锂复合氧化物等正极活性物质的正极活性物质层；负极中，例如在由铜等形成的负极集电体的表面形成有包含炭系物质等负极活性物质的负极活性物质层。另外，由这样的正极和负极夹着隔离体卷绕而构成电极组，电极组和非水电解质一起被收容于电池盒而构成锂离子二次电池。
[0003]通常，在锂离子二次电池的内部，经由正极活性物质层和负极活性物质层的内部短路发生时，在短路点流通有大电流，存在电池的发热加剧而导致过热的担心。为了回避这样的现象，锂离子二次电池设置有断路功能，通过内部短路时的发热使得设置于隔离体的细孔关闭。
[0004]然而，电池被外力压坏的情况下(压坏)、或者钉子这样的直径大的导电体将电池贯穿的情况下(钉扎)，隔离体破裂而内部短路发生的面积较大、容易引起过热。进一步，这样的情况下，短路点附近剧烈地发热，因而存在发生周围的隔离体熔融以及收缩的熔毁(me Itdown )、产生进一步的内部短路而导致过热的担心。
[0005]为了解决这样的问题，提出了在电池内设有与正极等电位的露出金属部分、以及与负极等电位的露出金属部分，将它们相对而配置，由此形成异极金属相对部(参照例如专利文献I。)。特别是提出了设置异极集电体相对部，在卷绕型电池中，在电极组中的正极和负极的各自的外周部设置不形成活性物质层的正极集电体露出部和负极集电体露出部，将它们相对而配置。除此之外，还提出了配置异极金属相对部，由集电体露出部和与该集电体露出部不同的一极电连接的电池盒形成。由此，压坏或钉扎时引起短路电阻低的内部短路而防止过热。该内部短路发生之后，压坏或钉扎加剧，活性物质层间产生短路点，比电阻小的金属间的短路电阻小于活性物质层间的短路电阻，因而能够减小活性物质层间流通的电流而防止电池的过热(参照例如专利文献I和专利文献2。)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开平08-153542号公报
[0009]专利文献2:日本特开平09-180761号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的问题
[0011]然而，伴随着电池的高容量化，电池内部短路时流通的电流增大，现有的方法中存在不能充分地减小活性物质层间流通的电流的担心。[0012]本发明是鉴于前述问题而做出的，其目的在于提供能够容易地提高针对由钉扎或压坏导致的内部短路的安全性的、高容量的锂离子二次电池。
[0013]用于解决问题的方案
[0014]为了达到前述的目的，本发明为如下方案:锂离子二次电池中，在电极组中设置I周以上的范围的、正极集电体或负极集电体露出的正极集电体露出部之间相对或者负极集电体露出部之间相对的部分。
[0015]具体而言，本发明的锂离子二次电池为正极与负极夹着隔离体卷绕而成的电极组和非水电解质一起收容于电池盒的锂离子二次电池，所述正极包含形成于正极集电体的两面的正极活性物质层，所述负极包含形成于负极集电体的两面的负极活性物质层，正极具有不形成正极活性物质层而露出正极集电体的正极集电体露出部，负极具有不形成负极活性物质层而露出前述负极集电体的负极集电体露出部，在被卷绕的电极组中设置I周以上的范围的同极集电体相对部，即正极集电体露出部之间或负极集电体露出部之间直接或者夹着隔离体地相互相对地卷绕而成的部分。
[0016]根据本发明的锂离子二次电池，同极集电体相对部在卷绕成的电极组中设置I周以上的范围，因此同极集电体相对部实质上的厚度大于I层的正极集电体或负极集电体，所以能够进一步降低在正极和负极之间发生内部短路时的短路电阻。另外，通过设置同极集电体相对部，不变更正极集电体或负极集电体的厚度就可以在电池被外力压坏的情况下(压坏)、或者在钉子这样的直径大的导电体贯穿电池的情况下(钉扎)容易地增大发生内部短路的部分的厚度，能够降低短路电阻。另外，同极集电体相对部的集电体之间夹着隔离体相对的情况下，不需要去除同极集电体相对部的隔离体，因此不必大幅地变更电池的制造工艺就可以提高电池的安全性。进而，通过在同极集电体相对部设置隔离体，能够提高卷绕同极集电体露出部时的物理强度，防止集电体的损坏等。
[0017]本发明的锂离子二次电池中，正极集电体露出部与负极集电体露出部夹着隔离体相对地卷绕的部分即异极集电体相对部优选在电极组中设置I周以上的范围。
[0018]由此，压坏或钉扎时，能够容易地引起正极集电体露出部和负极集电体露出部的内部短路。
[0019]本发明的锂离子二次电池中，优选电池盒与正极或负极电连接，同极集电体相对部由与电池盒相反的一极的集电体露出部卷绕而构成并且设置于电极组的最外周部，电池盒与同极集电体相对部之间设置有绝缘层。
[0020]由此，压坏或钉扎时，能够在电池盒和电极组的最外周部引起内部短路。
[0021]本发明的锂离子二次电池中，优选异极集电体相对部在同极集电体相对部的内侧夹着隔离体由与同极集电体相对部相反的一极的集电体露出部形成而构成。
[0022]由此，在正极集电体露出部和负极集电体露出部之间能够引起内部短路，因此能够降低电池的发热。
[0023]本发明的锂离子二次电池中，同极集电体相对部中的同极集电体露出部优选在卷绕的前述电极组中设置3周以上且5周以下的范围。
[0024]由此，在正极集电体露出部和负极集电体露出部之间，能够充分地降低内部短路发生时的短路电阻。
[0025]本发明的锂离子二次电池中，锂离子二次电池的容量相对于同极集电体相对部中的正极集电体露出部或负极集电体露出部的总厚度的比优选为40mAh/l.! m以上且IOOmAh/μ m以下。
[0026]由此，能够根据电池容量的变化使发生内部短路时的短路电阻变化。
[0027]发明的效果
[0028]根据本发明的锂离子二次电池，能够容易地降低在正极和负极之间发生内部短路时的短路电阻，因此能够提高安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为示意地表示本发明的一实施方式的锂离子二次电池的截面图。
[0030]图2为本发明的一实施方式的锂离子二次电池的截面图。
[0031]图3为本发明的一实施方式的变形例的锂离子二次电池的截面图。
[0032]图4为表示使用了本发明的实施例和比较例的正极的平面图和侧面图。
[0033]图5为表示使用了本发明的实施例和比较例的负极的平面图和侧面图。
[0034]图6为对于由本发明的实施例和比较例得到的、对于电池容量相对于正极集电体相对部中的正极集电体露出部的总厚度的比，对钉扎试验30秒后的电池表面温度作图得到的曲线图。
【具体实施方式】
[0035]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。需要说明的是，本发明不受以下实施方式的任何限制。另外，在不脱离起到本发明的效果的范围内，可以适宜地变更。
[0036]首先，参照图1说明本发明的一实施方式的锂离子二次电池。图1为示意地表示本发明的一实施方式的锂离子二次电池的截面图。
[0037]如图1所示，本实施方式的锂离子二次电池中，正极I与负极6夹着隔离体11卷绕而成的电极组12和非水电解质一起被收容于电池盒13中。在电极组12的上下分别设有上部绝缘板20和下部绝缘板21。在上部绝缘板20上，过滤器17与内盖18连接，内盖18的突起部与金属制的阀体19连接。另外，阀体19与兼作正极端子的端子板15连接。端子板15、阀体19、内盖18以及过滤器17成为一体，借助垫片16将电池盒13的开口部封口。
[0038]正极I通过正极引线5与过滤器17连接，负极6通过负极引线10与兼作负极端子的电池盒13的底部连接。
[0039]正极I包含正极集电体3以及其上负载的正极活性物质层2。构成正极活性物质层2的正极合剂除了正极活性物质之外，还可以包含粘合剂和导电剂等。正极I例如，将包含正极活性物质和任意成分的正极合剂与液状成分混合而调制正极合剂浆料，将得到的浆料涂布于正极集电体3使之干燥而制作。
[0040]负极6包含负极集电体8以及其上负载的负极活性物质层7。构成负极活性物质层7的负极合剂除了负极活性物质之外，还可以包含粘合剂和导电剂等。负极6例如，将包含负极活性物质和任意成分的负极 合剂与液状成分混合而调制负极合剂浆料，将得到的浆料涂布于负极集电体8使之干燥而制作。
[0041]作为正极活性物质，可以使用能够插入/脱离锂离子的已知的正极活性物质材料。[0042]作为负极活性物质，可以使用能够插入/脱离锂离子的已知的负极活性物质材料。
[0043]作为正极I和负极6所使用的粘合剂，能够使用例如:聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚乙烯、聚丙烯或芳纶树脂等。
[0044]正极I和负极6中使用的导电剂能够使用例如:天然石墨和人造石墨等石墨类；乙炔黑、科琴黑、槽法碳黑、炉黑、灯黑以及热裂解碳黑等碳黑类；碳纤维和金属纤维等导电性纤维类；氟化碳；铝等金属粉末类；氧化锌以及钛酸钾等导电性晶须类；氧化钛等导电性金属氧化物；或者亚苯基衍生物等有机导电性材料等。
[0045]正极集电体3可以使用长条的多孔结构的导电性基板或者无孔的导电性基板。作为导电性基板使用的材料，可以使用例如铝。正极集电体3的厚度优选为5μπι?20μπι。通过将正极集电体3的厚度设在上述范围，能够保持极板的强度且能够轻量化、减少电池所占的体积。
[0046]负极集电体8也同样地可以使用长条的多孔结构的导电性基板或者无孔的导电性基板。作为导电性基板使用的材料，可以使用例如铜、镍或不锈钢等。负极集电体8的厚度优选为5 μ m?20 μ m。通过将负极集电体8的厚度设在上述范围，能够保持极板的强度且能够轻量化、减少电池所占的体积。
[0047]正极引线5的材料与正极集电体3同样地可以使用例如铝。
[0048]负极引线10的材料与负极集电体8同样地可以使用例如铜或镍等。
[0049]作为正极I与负极6之间夹设的隔离体11，可以使用具有大的离子穿透性、兼具规定的机械强度和绝缘性的微多孔薄膜、纺布或无纺布等。隔离体11的材料优选使用例如聚丙烯和聚乙烯等聚烯烃。这样的材料耐久性优异并且具有断路功能，所以从锂离子电池的安全性的观点出发而优选。隔离体11的厚度通常为10 μ m?300 μ m,优选为40 μ m以下。另外，更优选设在15 μ m?30 μ m的范围。
[0050]作为非水电解质，可以使用液状、凝胶状或固体(高分子固体电解质)状的物质。
[0051]作为电池盒13的材料，只要在负极6能够取得的电位下化学稳定并且电化学稳定即可，可以使用例如铁、镍或不锈钢等。也可以对该电池盒13实施镀覆等。
[0052]接着，参照图2说明本实施方式的锂离子二次电池的电极组。图2为表示本实施方式的锂离子二次电池的横截面的截面图。
[0053]如图2所示，本实施方式中，在卷绕的正极I的从外周端P起相当于电极组12的5周份的部分设有正极集电体的两面露出的正极集电体露出部4。另外，正极集电体露出部4之间不设置负极6和隔离体11。由此,形成正极集电体露出部4之间直接相对的正极集电体相对部(同极集电体相对部)22。另一方面，在卷绕的负极6的从外周端Q起相当于电极组12的I周份的部分设有负极集电体露出部9，负极集电体露出部9为负极集电体的与正极集电体露出部4相对侧的面露出而成的。需要说明的是，负极集电体露出部9在正极集电体相对部22的内侧夹着隔离体11而设置，具体而言，正极集电体露出部4与负极集电体露出部9夹着隔离体11而相对地设置，由此形成异极集电体相对部23。
[0054]本实施方式中，在电极组12的最外周部设置有正极集电体相对部22，因此在正极集电体相对部22与电池盒13之间配置有绝缘层14，电池盒13与负极6电连接。除了前述隔离体11这样的具有离子穿透性的物质之外，作为绝缘层14还可以使用离子绝缘性的物质，可以使用例如不具有孔隙的聚烯烃薄膜等。
[0055]如果制成这样的结构，则发生钉扎或压坏时在相互都不含有活性物质的具有负电位的电池盒13与具有正电位的正极集电体相对部22之间，发生短路电阻低的内部短路。进一步，钉扎或压坏加剧时，在正极集电体相对部22与负极集电体露出部9之间也发生内部短路，短路电阻进一步降低。因此，即便钉扎或压坏进一步加剧而发生活性物质层间的短路，先发生短路的电池的外周部的短路部中继续流通有电流，活性物质层间几乎不流通电流而能够有效地防止过热。
[0056]另外，根据本实施方式的锂离子二次电池，正极集电体相对部22在卷绕的电极组12中设置I周以上的范围，因此正极集电体相对部22的实质的厚度大于I层的正极集电体，所以能够进一步降低短路电阻。另外，通过设置正极集电体相对部22，不必变更正极集电体或负极集电体的厚度就可以在发生压坏或钉扎的情况下容易地增大引起内部短路的部分的厚度，从而能够降低短路电阻。
[0057]接着，参照图3说明本发明的一实施方式的变形例的锂离子二次电池。图3为表示本变形例的锂离子二次电池的横截面的截面图。
[0058]与本发明的一实施方式相比较，本变形例的正极集电体相对部22的长度、以及隔离体11的长度等不同。具体而言，如图3所示，在正极I的从外周端P起相当于3周份的部分，设有正极集电体的两面露出的正极集电体露出部4。另外，正极集电体露出部4之间设置有隔离体11，本变形例中，形成正极集电体露出部4之间夹着隔离体11而相对的正极集电体相对部22。另外，在负极6的从外周端Q起相当于I周份的部分设有负极集电体露出部9，该负极集电体露出部9为负极集电体的与正极集电体相对部22相对侧的面露出而成的。由此,形成正极集电体露出部4与负极集电体露出部9夹着隔离体11而相对的异极集电体相对部23。
[0059]由此，在钉扎或压坏等情况下，首先，电池盒13与最外周的正极集电体露出部4短路之后，伴随着钉扎或压坏的加剧，正极集电体相对部22间的隔离体11破裂。钉扎等进一步加剧时，内侧的正极集电体露出部4贯穿，所以与上述同样地，发生短路电阻低的内部短路。接着，钉扎或压坏进一步加剧时，在正极集电体相对部22与负极集电体露出部9之间也发生内部短路，短路电阻进一步降低。因此，即便钉扎或压坏进一步加剧使得活性物质层间发生短路，先发生短路的电池的外周部的短路部中继续流通有电流，活性物质层间几乎不流通电流而能够有效地防止过热。另外，在这样的结构中，没有必要将正极集电体相对部22间的隔离体11取出，所以能够不必大幅地变更电池的制造工艺就可以提高电池的安全性。进而，通过设置隔离体11，能够提高卷绕正极集电体露出部4时的物理强度而防止正极集电体的损坏等。
[0060]本实施方式及其变形例中，在正极I中，分别将正极集电体相对部22设置为电极组12的5周份和3周份，但不限于此，只要为I周以上即可。为了将正极集电体相对部22设为I周以上的范围，需要将正极集电体露出部4的长度设定为，通过卷绕使得正极集电体露出部4为电极组12的至少2周以上。通过将用于设置正极集电体相对部22的正极集电体露出部4设定得更长能够使得电池的安全性进一步提高，但如果正极集电体露出部4设得过长，则正极集电体露出部4在电池体积中所占的比率增大、电池的容量降低。另外，电池容量大的情况下，如果正极集电体露出部4短则在活性物质层间流通的电流变得比较大，则存在不能充分地提高电池的安全性的担心，因而优选根据电池的用途等调整为适当的长度。
[0061]为了能够容易地通过卷绕而设置正极集电体相对部22，优选将其设置于电极组12的最内周部或最外周部。另外，钉扎或压坏中最初短路的部位为电极组12的最外周部，通过同时设置连接于负极6的电池盒13与正极集电体相对部22的相对部，电池的安全性进一步提高，因此更优选在电极组12的最外周部设置正极集电体相对部22。
[0062]另外，如果是本实施方式及其变形例所示的情况，则将正极和负极相反地构成也没有关系。即，电池盒也可以与正极电连接，也可以设置负极集电体相对部作为同极集电体相对部。即便这样，也能够得到与上述相同的效果。
[0063]实施例
[0064]以下，列举本发明的实施例和比较例更具体地说明本发明。
[0065](实施例1)
[0066](I)正极I的制作
[0067]将作为正极活性物质的LiCo029 7重量％、作为导电剂的乙炔黑I重量％和作为粘合剂的聚偏氟乙烯2重量％进行混合。使混合而成的物质分散于适量的N-甲基-2-吡咯烷酮中，使用双臂式混炼机进行混合，由此调制正极合剂浆料。将该正极合剂浆料涂布于作为正极集电体3的厚度为15 μπ?的铝箔的两面，干燥后通过辊压机进行轧制。将其剪切为宽57mm而制作正极I。其中，正极I中，如图4所示，不在由长度方向的外周端起107mm部分的两面形成正极活性物质层2 而设有正极集电体露出部4。另外，在正极I的中央部分超声波焊接正极引线5。
[0068](2)负极6的制作
[0069]将作为负极活性物质的人造石墨98重量％、作为粘合剂的丁苯橡胶I重量％与作为增稠剂的羧甲基纤维素I重量％进行混合。使混合而成的物质分散于适量的水中，通过使用双臂式混炼机进行混合而调制负极合剂浆料。将该负极合剂浆料涂布于作为负极集电体8的厚度为10 μπ?的铜箔的两面,干燥后通过棍压机进行轧制。将其剪切为宽58mm而制作负极6。但是，负极6中，如图5所示，在长度方向的外周端，与正极I 一起卷绕时，在不与正极活性物质层2相对的部分的单面或在该部分的两面不形成负极活性物质层7而设有负极集电体露出部9。另外，在负极集电体露出部9上超声波焊接负极引线10。
[0070](3)非水电解质的调制
[0071]以体积比25:25:50包含碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二甲脂的混合溶剂中以1.2mol/L的浓度溶解LiPF6而调制非水电解质。
[0072](4)电池的组装
[0073]将如上述制作的正极I与负极6夹着由厚度为16 μ m的聚乙烯树脂的单层形成的隔离体11而卷绕，构成电极组12。此时,正极集电体露出部4绕电极组12的最外周2周而构成正极集电体相对部22。从正极集电体相对部22切除隔离体11。在电极组12的最外周整周卷绕前述隔离体11作为绝缘层14。在电极组12的长边方向的两端安装上部绝缘板20和下部绝缘板21之后，将它们插入至有底圆筒形的电池盒13 (直径18mm、高度65mm、内直径17.85mm)。将正极引线5和负极引线10分别连接至过滤器17的下部和电池盒13的内底面。之后，将上述的非水电解质5.0g注入至电池盒13内。在电池盒13的开口部安装端子板15，使开口端部面向端子板15凿紧而将电池盒13封口。这样，制作设计容量2750mAh的圆筒形锂离子二次电池。将其作为实施例1的电池。
[0074](实施例2)
[0075]实施例2中，将正极集电体露出部4的长度设为162mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置3周份正极集电体露出部4。将其作为实施例2的电池。
[0076](实施例3)
[0077]实施例3中，将正极集电体露出部4的长度设为218_，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置4周份正极集电体露出部4。将其作为实施例3的电池。
[0078](实施例4)
[0079]实施例4中，将正极集电体露出部4的长度设为265mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置5周份正极集电体露出部4。将其作为实施例4的电池。
[0080](实施例5)
[0081]实施例5中，将正极集电体露出部4的长度设为323mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置6周份正极集电体露出部4。将其作为实施例5的电池。
[0082](实施例6)
[0083]实施例6中，将正极集电体露出部4的长度设为382mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置7周份正极集电体露出部4。将其作为实施例6的电池。
[0084](实施例7)
[0085]实施例7中，构成电极组12时没有将正极集电体相对部22中的隔离体11切除，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。将其作为实施例7的电池。
[0086](实施例8)
[0087]实施例8中，构成电极组12时，没有将正极集电体相对部22中的隔离体11切除，除此以外，与实施例3同样地进行而制作锂离子二次电池。将其作为实施例8的电池。
[0088](实施例9)
[0089]实施例9中，构成电极组12时，没有将正极集电体相对部22中的隔离体11切除，除此以外，与实施例5同样地进行而制作锂离子二次电池。将其作为实施例9的电池。
[0090](实施例10)
[0091]实施例10中，改变正极I和负极6的活性物质层的厚度使得设计容量为3050mAh。除此以外，与实施例1同样地进行而制作非水电解质二次电池。将其作为实施例10的电池。
[0092](实施例11)
[0093]实施例11中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为3000mAh，将正极集电体露出部4的长度设为162mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，将正极集电体露出部4在电极组12的最外周部设置3周。将其作为实施例11的电池。[0094](实施例12)
[0095]实施例12中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为2950mAh，将正极集电体露出部4的长度设为218mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置4周份正极集电体露出部4。将其作为实施例12的电池。
[0096](实施例13)
[0097]实施例13中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为2900mAh，将正极集电体露出部4的长度设为265mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置5周份正极集电体露出部4。将其作为实施例13的电池。
[0098](实施例14)
[0099]实施例14中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为2850mAh，将正极集电体露出部4的长度设为323mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置6周份正极集电体露出部4。将其作为实施例14的电池。
[0100](实施例15)
[0101]实施例15中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为2800mAh，将正极集电体露出部4的长度设为382mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置7周份正极集电体露出部
4。将其作为实施例15的电池。
[0102](比较例I)
[0103]比较例I中，将正极集电体露出部4设为53mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，正极集电体露出部4绕电极组12的最外周部I周份，不形成正极集电体相对部22。将其作为比较例I的电池。
[0104](比较例2)
[0105]比较例2中，将正极集电体露出部4设为53mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，正极集电体露出部4绕电极组12的最外周部I周，不形成正极集电体相对部22。将其作为比较例2的电池。
[0106](比较例3)
[0107]比较例3中，改变正极I和负极6的活性物质层的厚度使得设计容量为2300mAh，除此以外，与比较例I同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，正极集电体露出部4绕电极组12的最外周部I周，不形成正极集电体相对部22。将其作为比较例3的电池。
[0108][钉扎试验]
[0109]对于各电池，按照以下的条件进行充电。接着，在20°C环境下，从充电状态的电池的侧面将直径3_的铁钉以IOmm/秒的速度穿刺至贯穿为止，使之发生内部短路。用偏离钉扎位置的电池的侧面上配置的热电偶测定此时的电池的30秒后的到达温度。将其结果不于表I中。
[0110]充电条件:
[0111]恒定电流充电:电流值IOOOmA/充电终止电压4.3V[0112]恒定电压充电:电压值4.3V/充电终止电流IOOmA
[0113][表1]
【权利要求】
1.一种锂离子二次电池，其为正极与负极夹着隔离体卷绕而成的电极组和非水电解质一起收容于电池盒的锂离子二次电池，所述正极包含形成于正极集电体的表面的正极活性物质层、所述负极包含形成于负极集电体的表面的负极活性物质层，所述正极具有不形成所述正极活性物质层而露出所述正极集电体的正极集电体露出部，所述负极具有不形成所述负极活性物质层而露出所述负极集电体的负极集电体露出部，在卷绕成的所述电极组中设置有I周以上的范围的同极集电体相对部，即所述正极集电体露出部之间或所述负极集电体露出部之间直接或者夹着所述隔离体地相互相对地卷绕而成的部分。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，在所述电极组中设置有I周以上的范围的异极集电体相对部，即所述正极集电体露出部与所述负极集电体露出部夹着所述隔离体各自相对地卷绕而成的部分。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中，所述电池盒与正极或负极电连接；所述同极集电体相对部由与所述电池盒相反的一极的集电体露出部卷绕而构成，并且，设置于所述电极组的最外周部；所述电池盒与所述同极集电体相对部之间设置有绝缘层。
4.根据权利要求2或3所述的锂离子二次电池，其中，所述异极集电体相对部在所述同极集电体相对部的内侧夹着所述隔离体由与所述同极集电体相对部相反的一极的集电体露出部形成而构成。
5.根据权利要求1?4的任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述同极集电体相对部中的所述同极集电体露出部在卷绕成的所述电极组中设置有3周以上且5周以下的范围。
6.根据权利要求1?5的任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述锂离子二次电池的容量相对于所述同极集电体相对部中的所述正极集电体露出部或所述负极集电体露出部的总厚度的比为40mAh/ μ m以上且IOOmAh/ μ m以下。
【文档编号】H01M10/052GK103582972SQ201280027670
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年4月26日 优先权日:2011年7月25日
【发明者】石桥达也, 远藤一树, 杉田康成, 藤川万乡 申请人:松下电器产业株式会社
【专利摘要】本发明的目的在于提供能够容易地提高针对由钉扎或压坏导致的内部短路的安全性的、高容量的锂离子二次电池。本发明的锂离子二次电池具备包含正极集电体和正极活性物质层的正极(1)和包含负极集电体和负极活性物质层的负极(6)夹着隔离体(11)卷绕而成的电极组。正极集电体露出部(4)与负极集电体露出部(9)夹着隔离体(11)相对地卷绕而成的部分即异极集电体相对部(23)在电极组中设置1周以上，正极集电体露出部(4)之间或负极集电体露出部(9)之间直接或者夹着隔离体(11)地相互相对地卷绕而成的部分即同极集电体相对部(22)在电极组中设置1周以上。
【专利说明】锂离子二次电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子二次电池，特别涉及具有卷绕了正极和负极的电极组的锂离子二次电池。
【背景技术】
[0002]锂离子二次电池具备:正极、负极、夹设在正极和负极之间的隔离体、以及非水电解质。正极中，例如在由铝等形成的正极集电体的表面形成有包含锂复合氧化物等正极活性物质的正极活性物质层；负极中，例如在由铜等形成的负极集电体的表面形成有包含炭系物质等负极活性物质的负极活性物质层。另外，由这样的正极和负极夹着隔离体卷绕而构成电极组，电极组和非水电解质一起被收容于电池盒而构成锂离子二次电池。
[0003]通常，在锂离子二次电池的内部，经由正极活性物质层和负极活性物质层的内部短路发生时，在短路点流通有大电流，存在电池的发热加剧而导致过热的担心。为了回避这样的现象，锂离子二次电池设置有断路功能，通过内部短路时的发热使得设置于隔离体的细孔关闭。
[0004]然而，电池被外力压坏的情况下(压坏)、或者钉子这样的直径大的导电体将电池贯穿的情况下(钉扎)，隔离体破裂而内部短路发生的面积较大、容易引起过热。进一步，这样的情况下，短路点附近剧烈地发热，因而存在发生周围的隔离体熔融以及收缩的熔毁(me Itdown )、产生进一步的内部短路而导致过热的担心。
[0005]为了解决这样的问题，提出了在电池内设有与正极等电位的露出金属部分、以及与负极等电位的露出金属部分，将它们相对而配置，由此形成异极金属相对部(参照例如专利文献I。)。特别是提出了设置异极集电体相对部，在卷绕型电池中，在电极组中的正极和负极的各自的外周部设置不形成活性物质层的正极集电体露出部和负极集电体露出部，将它们相对而配置。除此之外，还提出了配置异极金属相对部，由集电体露出部和与该集电体露出部不同的一极电连接的电池盒形成。由此，压坏或钉扎时引起短路电阻低的内部短路而防止过热。该内部短路发生之后，压坏或钉扎加剧，活性物质层间产生短路点，比电阻小的金属间的短路电阻小于活性物质层间的短路电阻，因而能够减小活性物质层间流通的电流而防止电池的过热(参照例如专利文献I和专利文献2。)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开平08-153542号公报
[0009]专利文献2:日本特开平09-180761号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的问题
[0011]然而，伴随着电池的高容量化，电池内部短路时流通的电流增大，现有的方法中存在不能充分地减小活性物质层间流通的电流的担心。[0012]本发明是鉴于前述问题而做出的，其目的在于提供能够容易地提高针对由钉扎或压坏导致的内部短路的安全性的、高容量的锂离子二次电池。
[0013]用于解决问题的方案
[0014]为了达到前述的目的，本发明为如下方案:锂离子二次电池中，在电极组中设置I周以上的范围的、正极集电体或负极集电体露出的正极集电体露出部之间相对或者负极集电体露出部之间相对的部分。
[0015]具体而言，本发明的锂离子二次电池为正极与负极夹着隔离体卷绕而成的电极组和非水电解质一起收容于电池盒的锂离子二次电池，所述正极包含形成于正极集电体的两面的正极活性物质层，所述负极包含形成于负极集电体的两面的负极活性物质层，正极具有不形成正极活性物质层而露出正极集电体的正极集电体露出部，负极具有不形成负极活性物质层而露出前述负极集电体的负极集电体露出部，在被卷绕的电极组中设置I周以上的范围的同极集电体相对部，即正极集电体露出部之间或负极集电体露出部之间直接或者夹着隔离体地相互相对地卷绕而成的部分。
[0016]根据本发明的锂离子二次电池，同极集电体相对部在卷绕成的电极组中设置I周以上的范围，因此同极集电体相对部实质上的厚度大于I层的正极集电体或负极集电体，所以能够进一步降低在正极和负极之间发生内部短路时的短路电阻。另外，通过设置同极集电体相对部，不变更正极集电体或负极集电体的厚度就可以在电池被外力压坏的情况下(压坏)、或者在钉子这样的直径大的导电体贯穿电池的情况下(钉扎)容易地增大发生内部短路的部分的厚度，能够降低短路电阻。另外，同极集电体相对部的集电体之间夹着隔离体相对的情况下，不需要去除同极集电体相对部的隔离体，因此不必大幅地变更电池的制造工艺就可以提高电池的安全性。进而，通过在同极集电体相对部设置隔离体，能够提高卷绕同极集电体露出部时的物理强度，防止集电体的损坏等。
[0017]本发明的锂离子二次电池中，正极集电体露出部与负极集电体露出部夹着隔离体相对地卷绕的部分即异极集电体相对部优选在电极组中设置I周以上的范围。
[0018]由此，压坏或钉扎时，能够容易地引起正极集电体露出部和负极集电体露出部的内部短路。
[0019]本发明的锂离子二次电池中，优选电池盒与正极或负极电连接，同极集电体相对部由与电池盒相反的一极的集电体露出部卷绕而构成并且设置于电极组的最外周部，电池盒与同极集电体相对部之间设置有绝缘层。
[0020]由此，压坏或钉扎时，能够在电池盒和电极组的最外周部引起内部短路。
[0021]本发明的锂离子二次电池中，优选异极集电体相对部在同极集电体相对部的内侧夹着隔离体由与同极集电体相对部相反的一极的集电体露出部形成而构成。
[0022]由此，在正极集电体露出部和负极集电体露出部之间能够引起内部短路，因此能够降低电池的发热。
[0023]本发明的锂离子二次电池中，同极集电体相对部中的同极集电体露出部优选在卷绕的前述电极组中设置3周以上且5周以下的范围。
[0024]由此，在正极集电体露出部和负极集电体露出部之间，能够充分地降低内部短路发生时的短路电阻。
[0025]本发明的锂离子二次电池中，锂离子二次电池的容量相对于同极集电体相对部中的正极集电体露出部或负极集电体露出部的总厚度的比优选为40mAh/l.! m以上且IOOmAh/μ m以下。
[0026]由此，能够根据电池容量的变化使发生内部短路时的短路电阻变化。
[0027]发明的效果
[0028]根据本发明的锂离子二次电池，能够容易地降低在正极和负极之间发生内部短路时的短路电阻，因此能够提高安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为示意地表示本发明的一实施方式的锂离子二次电池的截面图。
[0030]图2为本发明的一实施方式的锂离子二次电池的截面图。
[0031]图3为本发明的一实施方式的变形例的锂离子二次电池的截面图。
[0032]图4为表示使用了本发明的实施例和比较例的正极的平面图和侧面图。
[0033]图5为表示使用了本发明的实施例和比较例的负极的平面图和侧面图。
[0034]图6为对于由本发明的实施例和比较例得到的、对于电池容量相对于正极集电体相对部中的正极集电体露出部的总厚度的比，对钉扎试验30秒后的电池表面温度作图得到的曲线图。
【具体实施方式】
[0035]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。需要说明的是，本发明不受以下实施方式的任何限制。另外，在不脱离起到本发明的效果的范围内，可以适宜地变更。
[0036]首先，参照图1说明本发明的一实施方式的锂离子二次电池。图1为示意地表示本发明的一实施方式的锂离子二次电池的截面图。
[0037]如图1所示，本实施方式的锂离子二次电池中，正极I与负极6夹着隔离体11卷绕而成的电极组12和非水电解质一起被收容于电池盒13中。在电极组12的上下分别设有上部绝缘板20和下部绝缘板21。在上部绝缘板20上，过滤器17与内盖18连接，内盖18的突起部与金属制的阀体19连接。另外，阀体19与兼作正极端子的端子板15连接。端子板15、阀体19、内盖18以及过滤器17成为一体，借助垫片16将电池盒13的开口部封口。
[0038]正极I通过正极引线5与过滤器17连接，负极6通过负极引线10与兼作负极端子的电池盒13的底部连接。
[0039]正极I包含正极集电体3以及其上负载的正极活性物质层2。构成正极活性物质层2的正极合剂除了正极活性物质之外，还可以包含粘合剂和导电剂等。正极I例如，将包含正极活性物质和任意成分的正极合剂与液状成分混合而调制正极合剂浆料，将得到的浆料涂布于正极集电体3使之干燥而制作。
[0040]负极6包含负极集电体8以及其上负载的负极活性物质层7。构成负极活性物质层7的负极合剂除了负极活性物质之外，还可以包含粘合剂和导电剂等。负极6例如，将包含负极活性物质和任意成分的负极 合剂与液状成分混合而调制负极合剂浆料，将得到的浆料涂布于负极集电体8使之干燥而制作。
[0041]作为正极活性物质，可以使用能够插入/脱离锂离子的已知的正极活性物质材料。[0042]作为负极活性物质，可以使用能够插入/脱离锂离子的已知的负极活性物质材料。
[0043]作为正极I和负极6所使用的粘合剂，能够使用例如:聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚乙烯、聚丙烯或芳纶树脂等。
[0044]正极I和负极6中使用的导电剂能够使用例如:天然石墨和人造石墨等石墨类；乙炔黑、科琴黑、槽法碳黑、炉黑、灯黑以及热裂解碳黑等碳黑类；碳纤维和金属纤维等导电性纤维类；氟化碳；铝等金属粉末类；氧化锌以及钛酸钾等导电性晶须类；氧化钛等导电性金属氧化物；或者亚苯基衍生物等有机导电性材料等。
[0045]正极集电体3可以使用长条的多孔结构的导电性基板或者无孔的导电性基板。作为导电性基板使用的材料，可以使用例如铝。正极集电体3的厚度优选为5μπι?20μπι。通过将正极集电体3的厚度设在上述范围，能够保持极板的强度且能够轻量化、减少电池所占的体积。
[0046]负极集电体8也同样地可以使用长条的多孔结构的导电性基板或者无孔的导电性基板。作为导电性基板使用的材料，可以使用例如铜、镍或不锈钢等。负极集电体8的厚度优选为5 μ m?20 μ m。通过将负极集电体8的厚度设在上述范围，能够保持极板的强度且能够轻量化、减少电池所占的体积。
[0047]正极引线5的材料与正极集电体3同样地可以使用例如铝。
[0048]负极引线10的材料与负极集电体8同样地可以使用例如铜或镍等。
[0049]作为正极I与负极6之间夹设的隔离体11，可以使用具有大的离子穿透性、兼具规定的机械强度和绝缘性的微多孔薄膜、纺布或无纺布等。隔离体11的材料优选使用例如聚丙烯和聚乙烯等聚烯烃。这样的材料耐久性优异并且具有断路功能，所以从锂离子电池的安全性的观点出发而优选。隔离体11的厚度通常为10 μ m?300 μ m,优选为40 μ m以下。另外，更优选设在15 μ m?30 μ m的范围。
[0050]作为非水电解质，可以使用液状、凝胶状或固体(高分子固体电解质)状的物质。
[0051]作为电池盒13的材料，只要在负极6能够取得的电位下化学稳定并且电化学稳定即可，可以使用例如铁、镍或不锈钢等。也可以对该电池盒13实施镀覆等。
[0052]接着，参照图2说明本实施方式的锂离子二次电池的电极组。图2为表示本实施方式的锂离子二次电池的横截面的截面图。
[0053]如图2所示，本实施方式中，在卷绕的正极I的从外周端P起相当于电极组12的5周份的部分设有正极集电体的两面露出的正极集电体露出部4。另外，正极集电体露出部4之间不设置负极6和隔离体11。由此,形成正极集电体露出部4之间直接相对的正极集电体相对部(同极集电体相对部)22。另一方面，在卷绕的负极6的从外周端Q起相当于电极组12的I周份的部分设有负极集电体露出部9，负极集电体露出部9为负极集电体的与正极集电体露出部4相对侧的面露出而成的。需要说明的是，负极集电体露出部9在正极集电体相对部22的内侧夹着隔离体11而设置，具体而言，正极集电体露出部4与负极集电体露出部9夹着隔离体11而相对地设置，由此形成异极集电体相对部23。
[0054]本实施方式中，在电极组12的最外周部设置有正极集电体相对部22，因此在正极集电体相对部22与电池盒13之间配置有绝缘层14，电池盒13与负极6电连接。除了前述隔离体11这样的具有离子穿透性的物质之外，作为绝缘层14还可以使用离子绝缘性的物质，可以使用例如不具有孔隙的聚烯烃薄膜等。
[0055]如果制成这样的结构，则发生钉扎或压坏时在相互都不含有活性物质的具有负电位的电池盒13与具有正电位的正极集电体相对部22之间，发生短路电阻低的内部短路。进一步，钉扎或压坏加剧时，在正极集电体相对部22与负极集电体露出部9之间也发生内部短路，短路电阻进一步降低。因此，即便钉扎或压坏进一步加剧而发生活性物质层间的短路，先发生短路的电池的外周部的短路部中继续流通有电流，活性物质层间几乎不流通电流而能够有效地防止过热。
[0056]另外，根据本实施方式的锂离子二次电池，正极集电体相对部22在卷绕的电极组12中设置I周以上的范围，因此正极集电体相对部22的实质的厚度大于I层的正极集电体，所以能够进一步降低短路电阻。另外，通过设置正极集电体相对部22，不必变更正极集电体或负极集电体的厚度就可以在发生压坏或钉扎的情况下容易地增大引起内部短路的部分的厚度，从而能够降低短路电阻。
[0057]接着，参照图3说明本发明的一实施方式的变形例的锂离子二次电池。图3为表示本变形例的锂离子二次电池的横截面的截面图。
[0058]与本发明的一实施方式相比较，本变形例的正极集电体相对部22的长度、以及隔离体11的长度等不同。具体而言，如图3所示，在正极I的从外周端P起相当于3周份的部分，设有正极集电体的两面露出的正极集电体露出部4。另外，正极集电体露出部4之间设置有隔离体11，本变形例中，形成正极集电体露出部4之间夹着隔离体11而相对的正极集电体相对部22。另外，在负极6的从外周端Q起相当于I周份的部分设有负极集电体露出部9，该负极集电体露出部9为负极集电体的与正极集电体相对部22相对侧的面露出而成的。由此,形成正极集电体露出部4与负极集电体露出部9夹着隔离体11而相对的异极集电体相对部23。
[0059]由此，在钉扎或压坏等情况下，首先，电池盒13与最外周的正极集电体露出部4短路之后，伴随着钉扎或压坏的加剧，正极集电体相对部22间的隔离体11破裂。钉扎等进一步加剧时，内侧的正极集电体露出部4贯穿，所以与上述同样地，发生短路电阻低的内部短路。接着，钉扎或压坏进一步加剧时，在正极集电体相对部22与负极集电体露出部9之间也发生内部短路，短路电阻进一步降低。因此，即便钉扎或压坏进一步加剧使得活性物质层间发生短路，先发生短路的电池的外周部的短路部中继续流通有电流，活性物质层间几乎不流通电流而能够有效地防止过热。另外，在这样的结构中，没有必要将正极集电体相对部22间的隔离体11取出，所以能够不必大幅地变更电池的制造工艺就可以提高电池的安全性。进而，通过设置隔离体11，能够提高卷绕正极集电体露出部4时的物理强度而防止正极集电体的损坏等。
[0060]本实施方式及其变形例中，在正极I中，分别将正极集电体相对部22设置为电极组12的5周份和3周份，但不限于此，只要为I周以上即可。为了将正极集电体相对部22设为I周以上的范围，需要将正极集电体露出部4的长度设定为，通过卷绕使得正极集电体露出部4为电极组12的至少2周以上。通过将用于设置正极集电体相对部22的正极集电体露出部4设定得更长能够使得电池的安全性进一步提高，但如果正极集电体露出部4设得过长，则正极集电体露出部4在电池体积中所占的比率增大、电池的容量降低。另外，电池容量大的情况下，如果正极集电体露出部4短则在活性物质层间流通的电流变得比较大，则存在不能充分地提高电池的安全性的担心，因而优选根据电池的用途等调整为适当的长度。
[0061]为了能够容易地通过卷绕而设置正极集电体相对部22，优选将其设置于电极组12的最内周部或最外周部。另外，钉扎或压坏中最初短路的部位为电极组12的最外周部，通过同时设置连接于负极6的电池盒13与正极集电体相对部22的相对部，电池的安全性进一步提高，因此更优选在电极组12的最外周部设置正极集电体相对部22。
[0062]另外，如果是本实施方式及其变形例所示的情况，则将正极和负极相反地构成也没有关系。即，电池盒也可以与正极电连接，也可以设置负极集电体相对部作为同极集电体相对部。即便这样，也能够得到与上述相同的效果。
[0063]实施例
[0064]以下，列举本发明的实施例和比较例更具体地说明本发明。
[0065](实施例1)
[0066](I)正极I的制作
[0067]将作为正极活性物质的LiCo029 7重量％、作为导电剂的乙炔黑I重量％和作为粘合剂的聚偏氟乙烯2重量％进行混合。使混合而成的物质分散于适量的N-甲基-2-吡咯烷酮中，使用双臂式混炼机进行混合，由此调制正极合剂浆料。将该正极合剂浆料涂布于作为正极集电体3的厚度为15 μπ?的铝箔的两面，干燥后通过辊压机进行轧制。将其剪切为宽57mm而制作正极I。其中，正极I中，如图4所示，不在由长度方向的外周端起107mm部分的两面形成正极活性物质层2 而设有正极集电体露出部4。另外，在正极I的中央部分超声波焊接正极引线5。
[0068](2)负极6的制作
[0069]将作为负极活性物质的人造石墨98重量％、作为粘合剂的丁苯橡胶I重量％与作为增稠剂的羧甲基纤维素I重量％进行混合。使混合而成的物质分散于适量的水中，通过使用双臂式混炼机进行混合而调制负极合剂浆料。将该负极合剂浆料涂布于作为负极集电体8的厚度为10 μπ?的铜箔的两面,干燥后通过棍压机进行轧制。将其剪切为宽58mm而制作负极6。但是，负极6中，如图5所示，在长度方向的外周端，与正极I 一起卷绕时，在不与正极活性物质层2相对的部分的单面或在该部分的两面不形成负极活性物质层7而设有负极集电体露出部9。另外，在负极集电体露出部9上超声波焊接负极引线10。
[0070](3)非水电解质的调制
[0071]以体积比25:25:50包含碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二甲脂的混合溶剂中以1.2mol/L的浓度溶解LiPF6而调制非水电解质。
[0072](4)电池的组装
[0073]将如上述制作的正极I与负极6夹着由厚度为16 μ m的聚乙烯树脂的单层形成的隔离体11而卷绕，构成电极组12。此时,正极集电体露出部4绕电极组12的最外周2周而构成正极集电体相对部22。从正极集电体相对部22切除隔离体11。在电极组12的最外周整周卷绕前述隔离体11作为绝缘层14。在电极组12的长边方向的两端安装上部绝缘板20和下部绝缘板21之后，将它们插入至有底圆筒形的电池盒13 (直径18mm、高度65mm、内直径17.85mm)。将正极引线5和负极引线10分别连接至过滤器17的下部和电池盒13的内底面。之后，将上述的非水电解质5.0g注入至电池盒13内。在电池盒13的开口部安装端子板15，使开口端部面向端子板15凿紧而将电池盒13封口。这样，制作设计容量2750mAh的圆筒形锂离子二次电池。将其作为实施例1的电池。
[0074](实施例2)
[0075]实施例2中，将正极集电体露出部4的长度设为162mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置3周份正极集电体露出部4。将其作为实施例2的电池。
[0076](实施例3)
[0077]实施例3中，将正极集电体露出部4的长度设为218_，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置4周份正极集电体露出部4。将其作为实施例3的电池。
[0078](实施例4)
[0079]实施例4中，将正极集电体露出部4的长度设为265mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置5周份正极集电体露出部4。将其作为实施例4的电池。
[0080](实施例5)
[0081]实施例5中，将正极集电体露出部4的长度设为323mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置6周份正极集电体露出部4。将其作为实施例5的电池。
[0082](实施例6)
[0083]实施例6中，将正极集电体露出部4的长度设为382mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置7周份正极集电体露出部4。将其作为实施例6的电池。
[0084](实施例7)
[0085]实施例7中，构成电极组12时没有将正极集电体相对部22中的隔离体11切除，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。将其作为实施例7的电池。
[0086](实施例8)
[0087]实施例8中，构成电极组12时，没有将正极集电体相对部22中的隔离体11切除，除此以外，与实施例3同样地进行而制作锂离子二次电池。将其作为实施例8的电池。
[0088](实施例9)
[0089]实施例9中，构成电极组12时，没有将正极集电体相对部22中的隔离体11切除，除此以外，与实施例5同样地进行而制作锂离子二次电池。将其作为实施例9的电池。
[0090](实施例10)
[0091]实施例10中，改变正极I和负极6的活性物质层的厚度使得设计容量为3050mAh。除此以外，与实施例1同样地进行而制作非水电解质二次电池。将其作为实施例10的电池。
[0092](实施例11)
[0093]实施例11中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为3000mAh，将正极集电体露出部4的长度设为162mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，将正极集电体露出部4在电极组12的最外周部设置3周。将其作为实施例11的电池。[0094](实施例12)
[0095]实施例12中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为2950mAh，将正极集电体露出部4的长度设为218mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置4周份正极集电体露出部4。将其作为实施例12的电池。
[0096](实施例13)
[0097]实施例13中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为2900mAh，将正极集电体露出部4的长度设为265mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置5周份正极集电体露出部4。将其作为实施例13的电池。
[0098](实施例14)
[0099]实施例14中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为2850mAh，将正极集电体露出部4的长度设为323mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置6周份正极集电体露出部4。将其作为实施例14的电池。
[0100](实施例15)
[0101]实施例15中，改变正极I和负极6的活性物质层的长边方向的长度使得设计容量为2800mAh，将正极集电体露出部4的长度设为382mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作非水电解质二次电池。此时，在电极组12的最外周部设置7周份正极集电体露出部
4。将其作为实施例15的电池。
[0102](比较例I)
[0103]比较例I中，将正极集电体露出部4设为53mm，除此以外，与实施例1同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，正极集电体露出部4绕电极组12的最外周部I周份，不形成正极集电体相对部22。将其作为比较例I的电池。
[0104](比较例2)
[0105]比较例2中，将正极集电体露出部4设为53mm，除此以外，与实施例10同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，正极集电体露出部4绕电极组12的最外周部I周，不形成正极集电体相对部22。将其作为比较例2的电池。
[0106](比较例3)
[0107]比较例3中，改变正极I和负极6的活性物质层的厚度使得设计容量为2300mAh，除此以外，与比较例I同样地进行而制作锂离子二次电池。此时，正极集电体露出部4绕电极组12的最外周部I周，不形成正极集电体相对部22。将其作为比较例3的电池。
[0108][钉扎试验]
[0109]对于各电池，按照以下的条件进行充电。接着，在20°C环境下，从充电状态的电池的侧面将直径3_的铁钉以IOmm/秒的速度穿刺至贯穿为止，使之发生内部短路。用偏离钉扎位置的电池的侧面上配置的热电偶测定此时的电池的30秒后的到达温度。将其结果不于表I中。
[0110]充电条件:
[0111]恒定电流充电:电流值IOOOmA/充电终止电压4.3V[0112]恒定电压充电:电压值4.3V/充电终止电流IOOmA
[0113][表1]
【权利要求】
1.一种锂离子二次电池，其为正极与负极夹着隔离体卷绕而成的电极组和非水电解质一起收容于电池盒的锂离子二次电池，所述正极包含形成于正极集电体的表面的正极活性物质层、所述负极包含形成于负极集电体的表面的负极活性物质层，所述正极具有不形成所述正极活性物质层而露出所述正极集电体的正极集电体露出部，所述负极具有不形成所述负极活性物质层而露出所述负极集电体的负极集电体露出部，在卷绕成的所述电极组中设置有I周以上的范围的同极集电体相对部，即所述正极集电体露出部之间或所述负极集电体露出部之间直接或者夹着所述隔离体地相互相对地卷绕而成的部分。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，在所述电极组中设置有I周以上的范围的异极集电体相对部，即所述正极集电体露出部与所述负极集电体露出部夹着所述隔离体各自相对地卷绕而成的部分。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中，所述电池盒与正极或负极电连接；所述同极集电体相对部由与所述电池盒相反的一极的集电体露出部卷绕而构成，并且，设置于所述电极组的最外周部；所述电池盒与所述同极集电体相对部之间设置有绝缘层。
4.根据权利要求2或3所述的锂离子二次电池，其中，所述异极集电体相对部在所述同极集电体相对部的内侧夹着所述隔离体由与所述同极集电体相对部相反的一极的集电体露出部形成而构成。
5.根据权利要求1?4的任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述同极集电体相对部中的所述同极集电体露出部在卷绕成的所述电极组中设置有3周以上且5周以下的范围。
6.根据权利要求1?5的任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述锂离子二次电池的容量相对于所述同极集电体相对部中的所述正极集电体露出部或所述负极集电体露出部的总厚度的比为40mAh/ μ m以上且IOOmAh/ μ m以下。
【文档编号】H01M10/052GK103582972SQ201280027670
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年4月26日 优先权日:2011年7月25日
【发明者】石桥达也, 远藤一树, 杉田康成, 藤川万乡 申请人:松下电器产业株式会社
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