非水电解液二次电池及其制造方法与流程

文档序号:11636427阅读:176来源:国知局
非水电解液二次电池及其制造方法与流程

本发明涉及一种非水电解液二次电池及其制造方法。



背景技术:

日本专利申请公报no.2014-035877(jp2014-035877a)记载,如果至少在正极的最外周上的正极集电体的表面的外周侧面上未设置正极混合物层,则可以防止由于在60℃以上的高温老化处理而发生微小短路。

在用作消费电子设备的电源的非水电解液二次电池(以下称为“消费非水电解液二次电池”)中,存在为了增大电池容量以及为了提高安全性而不在卷绕电极组件的最外周上的集电体上设置混合物层的情形。这种电极例如通过利用间歇涂覆系统向集电体的表面涂布混合物糊状物而制作。这里,消费电子设备包括便携设备如移动电话(移动电话包括智能手机)和pda(个人数字助理或个人数据助理),以及pc(个人计算机)。

近年来,已考虑使用非水电解液二次电池作为车辆用电源(例如用于诸如混合动力汽车、电动汽车等汽车的电源)、工厂用电源、家庭用电源等。在此类非水电解液二次电池(以下可称为“大型非水电解液二次电池”)中,卷绕电极组件中的电极的匝数比消费非水电解液二次电池多。例如,在消费非水电解液二次电池的卷绕电极组件中各正极和负极卷绕13匝以上17匝以下,而在大型非水电解液二次电池的卷绕电极组件中各正极和负极卷绕20匝以上50匝以下。因此,正极和负极之间的周长差变大。所以,难以预测卷绕之前的电极(带状电极)中将在最外周上的部分,并且因此难以将消费非水电解液二次电池的结构(卷绕电极组件的最外周上的集电体上未设置混合物层的结构)应用于大型非水电解液二次电池。因此,在大型非水电解液二次电池中,通过防止正极与负极的最外周对向来确保安全性。



技术实现要素:

然而,目前,已发现当大型非水电解液二次电池以充电状态保存在高温环境中时,这种非水电解液二次电池的性能下降。本发明保持了非水电解液二次电池的性能高,即使非水电解液二次电池以充电状态保存在高温环境中。

本发明的非水电解液二次电池包括卷绕电极组件,在所述卷绕电极组件中正极和负极在隔板介于所述正极和所述负极之间的状态下卷绕在一起,所述正极在其正极宽度方向一端处具有在正极集电体上未设置正极混合物层的正极露出部,所述负极在其负极宽度方向一端处具有在负极集电体上未设置负极混合物层的负极露出部。所述正极露出部在所述卷绕电极组件的轴向一端处相对于所述隔板和所述负极沿所述卷绕电极组件的轴向向外突出。所述负极露出部在所述卷绕电极组件的轴向另一端处相对于所述隔板和所述正极沿所述卷绕电极组件的轴向向外突出。所述正极露出部至少在所述正极的最外周部中具有缺口部。

即使本发明的非水电解液二次电池以充电状态保存在高温环境中,也可以防止正极露出部妨碍锂离子从设置在正极的最外周部中的正极混合物层的位于卷绕电极组件的内周侧的正极混合物层向设置在负极的最外周部中的负极混合物层的移动。因此,可以防止在正极的最外周部中正极的电位局部变高。

作为本发明的制造非水电解液二次电池的方法,例如,可以列举以这样的方式将正极、负极和隔板卷绕在一起的方法,即正极的形成了缺口部的纵向一端侧用作卷绕终止端,而正极的纵向另一端侧用作卷绕开始端。

这里,“正极的宽度方向”指垂直于正极的厚度方向和正极的纵向两者的方向,“正极的厚度方向”指垂直于正极集电体的设置了正极混合物层的表面的方向,“正极的纵向”指处于非卷绕状态的正极的纵向。这些也适用于“负极的宽度方向”、“负极的厚度方向”和“负极的纵向”,“卷绕电极组件的轴向”指平行于正极的宽度方向和负极的宽度方向的方向。

在本发明中,即使非水电解液二次电池以充电状态保存在高温环境中,也能维持非水电解液二次电池的性能高。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义,在附图中相似的附图标记表示相似的要素,并且其中:

图1是示出本发明的一个实施方式的非水电解液二次电池的主要部分的透视图;

图2是沿图1的线ii-ii截取的截面的主要部分的截面图;

图3是示出沿图2的线iii-iii截取的截面的主要部分的截面图;

图4a是正极的平面图;

图4b和4c是沿图4a的线iv-iv截取的截面图的例子;

图5是示出常规大型非水电解液二次电池的卷绕电极组件的主要部分的截面图;

图6a和6b是各自示出本发明的实施方式的正极的制造方法的一部分的平面图;以及

图7是示出本发明的实施方式的非水电解液二次电池的制造方法的一个工序的平面图。

具体实施方式

以下将参考附图说明本发明。在本发明的附图中,相同的附图标记表示相同或相当的部分。长度、宽度、厚度、深度等之间的尺寸关系被适当变更以使附图清晰和简化并且不表示实际的尺寸关系。

[非水电解液二次电池的结构]图1是示出本发明的一个实施方式的非水电解液二次电池的主要部分的透视图。图2是示出沿图1的线ii-ii截取的截面的主要部分的截面图。图3是示出沿图2的线iii-iii截取的截面的主要部分的截面图。图4a是正极(处于非卷绕状态的正极)的平面图,图4b和4c是沿图4a的线iv-iv截取的截面图的例子。

在图4a至4c中,示出了正极13的最外周部13a、正极13的外周端13f和从正极13的外周端13f位于正极13的内侧一匝处的部分13g。正极13的外周端13f指卷绕电极组件11的周向上的正极13的端部之中位于卷绕电极组件11的外周侧的端部。正极13的后述内周端指卷绕电极组件11的周向上的正极13的端部之中位于卷绕电极组件11的内周侧的端部。卷绕电极组件11的周向相当于处于非卷绕状态的正极13的纵向并且相当于处于非卷绕状态的负极17的纵向。这些也适用于稍后将说明的图6b和图7。

在本实施方式的非水电解液二次电池中,卷绕电极组件11和非水电解液(未示出)设置在电池外壳1中。在卷绕电极组件11中,正极13和负极17卷绕在一起,其中隔板15介于正极13和负极17之间。

正极13包括正极集电体30和正极混合物层40。正极混合物层40在除正极13的宽度方向一端以外的区域中设置在正极集电体30的两面中每个面上。正极13在其宽度方向上的一端处具有在正极集电体30上未设置正极混合物层40的正极露出部35。正极露出部35在卷绕电极组件11的轴向一端(图3的左侧)处相对于隔板15和负极17沿卷绕电极组件11的轴向向外突出并且朝向卷绕电极组件11的内周侧弯曲并与设置在电池外壳1上的正极端子3连接。

负极17包括负极集电体70和负极混合物层80。负极混合物层80在除负极17的宽度方向一端以外的区域中设置在负极集电体70的两面中每个面上。负极17在其宽度方向上的一端处具有在负极集电体70上未设置负极混合物层80的负极露出部75。负极露出部75在卷绕电极组件11的轴向另一端(图3的右侧)处相对于正极13和隔板15沿卷绕电极组件11的轴向向外突出并且朝向卷绕电极组件11的内周侧弯曲并与设置在电池外壳1上的负极端子7连接。

在本实施方式的非水电解液二次电池中,正极露出部35至少在正极13的最外周部13a中具有缺口部37。对于该结构,即使本实施方式的非水电解液二次电池以充电状态保存在高温环境中,也能保持非水电解液二次电池的性能高。因此,本实施方式的非水电解液二次电池可以在充电状态下在市场上流通。例如,当利用本实施方式的非水电解液二次电池制造车辆用电源时,配备有处于充电状态的非水电解液二次电池的车辆能在市场上流通。因此,在购买车辆之后,车辆的购买者能在不对结合在车辆中的非水电解液二次电池充电的情况下使用车辆。因此,根据本实施方式,可以提高非水电解液二次电池结合在其中的产品的便利性。以下将对比常规大型非水电解液二次电池进一步说明本实施方式的非水电解液二次电池。

在本实施方式中,在设置于正极13的最外周部13a中的正极混合物层40之中,位于卷绕电极组件11的内周侧的正极混合物层40将被称为“内周侧正极混合物层40a”,而位于卷绕电极组件11的外周侧的正极混合物层40将被称为“外周侧正极混合物层40b”。此外,在设置于负极17的最外周部17a中的负极混合物层80之中,位于卷绕电极组件11的内周侧的负极混合物层80将被称为“内周侧负极混合物层80a”,而位于卷绕电极组件11的外周侧的负极混合物层80将被称为“外周侧负极混合物层80b”。

此外,“正极13的最外周部13a”指从正极13的外周端13f到从正极13的外周端13f位于正极13的内侧一匝处的部分13g的部分(图2)。优选地,“正极13的最外周部13a”指从自正极13的外周端13f朝向正极13的内周端行进正极13在卷绕电极组件11的周向上的长度lt的5%的距离的点起位于正极13的外周端13f侧的部分。即,正极13的最外周部13a的长度l1优选地在正极13的长度lt的5%以下。这也适用于“负极17的最外周部17a”。

此外,“正极13的长度lt”指在卷绕电极组件11的周向上正极13的内周端和正极13的外周端13f之间的距离,而“正极13的最外周部13a的长度l1”指在卷绕电极组件11的周向上正极13的最外周部13a的长度。

图5是示出常规大型非水电解液二次电池的卷绕电极组件的主要部分的截面图。在图5所示的卷绕电极组件中,在卷绕电极组件关于外周侧正极混合物层40b的外周侧依次设置有隔板15、负极17的最外周部17a和隔板15。目前,包括图5所示的卷绕电极组件的非水电解液二次电池以充电状态保存在高温环境中,结果,存在非水电解液二次电池的性能下降的情况。本发明人集中研究了该结果的原因并获得以下知识。

当包括图5所示的卷绕电极组件的非水电解液二次电池被充电时,外周侧正极混合物层40b中包含的锂离子(li+)经隔板15移动到内周侧负极混合物层80a。当充电后的非水电解液二次电池被保存在高温环境中时,移动到内周侧负极混合物层80a的锂离子由于位于负极露出部75的相反侧的负极17的宽度方向端部(图5的左侧)处存在的非水电解液(未示出)而倾向于扩散到外周侧负极混合物层80b中。因此,在外周侧正极混合物层40b的位于设置了负极露出部75的一侧的相反侧的正极13的宽度方向端部(图5的左侧),锂离子不仅被引出到内周侧负极混合物层80a中,而且被引出到外周侧负极混合物层80b中,使得锂离子的引出变得明显。结果,正极13的电位变高(例如,正极13的电位升高到4.25v以上(对li/li+))。

在正极13的电位变高的部位,形成正极活性物质的金属倾向于从正极活性物质溶解到非水电解液中。这里,负极17的电位低于正极13的电位。因此,溶解到非水电解液中的金属离子倾向于在负极17处还原。鉴于由于该还原而倾向于发生自放电,非水电解液二次电池的性能下降。

根据上述知识,本发明人首先考虑,如果可以防止锂离子扩散到外周侧负极混合物层80b中,则能防止自放电。例如,如果不设置外周侧负极混合物层80b,则可以防止锂离子向外周侧负极混合物层80b中的扩散。然而,由于在大型非水电解液二次电池中所包括的卷绕电极组件中电极的卷数大,所以难以预测卷绕之前的负极17(带状负极17)中将用作最外周部17a的一部分。因此,存在可能设置外周侧负极混合物层80b的可能性,结果,存在锂离子扩散到外周侧负极混合物层80b中的可能性。

如果在卷绕电极组件11的制作后外周侧负极混合物层80b从负极集电体70剥离,则可以解决这样的问题使得可以设置外周侧负极混合物层80b。然而,如果负极集电体70在剥离外周侧负极混合物层80b时损坏,则带来非水电解液二次电池的性能下降。

另一方面,如果在卷绕电极组件11的制作后将胶带附贴至外周侧负极混合物层80b,则可以防止锂离子向外周侧负极混合物层80b中的扩散。然而,正极13或负极17的厚度应当以胶带的厚度减小。因此,可能带来非水电解液二次电池的单位体积能量密度的下降。根据以上情况,本发明人已考虑难以防止锂离子向外周侧负极混合物层80b中的扩散。

接下来,本发明人已考虑,如果可以在正极13的最外周部13a中防止正极13的电位局部变高,则能防止自放电,并且已集中研究了这种技术。结果,本发明人获得至少在正极的最外周部中在正极露出部中形成缺口部的结构。

即,在本实施方式中,正极露出部35至少在正极13的最外周部13a中具有缺口部37。利用该结构,可以防止正极露出部35妨碍锂离子从内周侧正极混合物层40a向内周侧负极混合物层80a或外周侧负极混合物层80b的移动(图3)。因此,可以防止正极13的电位在外周侧正极混合物层40b的位于设置了负极露出部75的一侧的相反侧的正极13的宽度方向端部(图3的左侧)处变高。因此,可以防止形成正极活性物质的金属从正极活性物质溶解到非水电解液中,从而可以防止负极17处发生还原反应。结果,即使本实施方式的非水电解液二次电池以充电状态保存在高温环境中,也能保持非水电解液二次电池的性能高。

另外,由于正极露出部35至少在正极13的最外周部13a中具有缺口部37,所以可以确保正极露出部35和正极端子3之间的连接面积。因此,由于能将正极露出部35和正极端子3之间的连接电阻抑制为低,所以能将非水电解液二次电池的i-v电阻抑制为低。为了有效地获得这种效果,优选的是正极露出部35仅在正极13的最外周部13a中具有缺口部37。以下将说明非水电解液二次电池的各构件。

<正极>

(缺口部)“缺口部37”指优选地通过完全去除正极露出部35而形成的部分。然而,正极露出部35可部分地保留而不在缺口部37中被去除。在这种情况下,可以防止正极混合物层中包含的固体成分如正极活性物质、导电剂和粘接剂从正极混合物层脱落。

例如,在缺口部37中,正极集电体30的端面31优选地与正极混合物层40的端面41齐平(图4b)。利用该结构,可以有效地防止正极露出部35妨碍锂离子从内周侧正极混合物层40a向内周侧负极混合物层80a或外周侧负极混合物层80b的移动。然而,即使正极集电体30的端面31与正极混合物层40的端面41相比沿正极13的宽度方向稍微(例如约1mm)向外突出(图4c),也可以防止正极露出部35妨碍锂离子从内周侧正极混合物层40a向内周侧负极混合物层80a或外周侧负极混合物层80b的移动。

或者,在缺口部37中,正极露出部35可形成有一个或多个通孔。在这种情况下,锂离子从内周侧正极混合物层40a经上述一个或多个通孔移动到内周侧负极混合物层80a或外周侧负极混合物层80b。因此,可以防止正极露出部35妨碍锂离子从内周侧正极混合物层40a向内周侧负极混合物层80a或外周侧负极混合物层80b的移动。

存在正极13的最外周部13a的长度l1根据卷绕电极组件11的卷绕状态而与其设计长度不同的情形。为了即使在这些情况下也获得上述效果(即使非水电解液二次电池以充电状态保存在高温环境中,也能保持非水电解液二次电池的性能高的效果),正极露出部35优选地在从自正极13的外周端13f朝向正极13的内周端行进正极13在卷绕电极组件11的周向上的长度lt的10%的距离的点起位于正极13的外周端13f侧的部分处具有缺口部37。因此,“正极露出部35至少在正极13的最外周部13a中具有缺口部37”意味着正极露出部35在从自正极13的外周端13f朝向正极13的内周端行进正极13在卷绕电极组件11的周向上的长度lt的10%的距离的点起位于正极13的外周端13f侧的部分处具有缺口部37。即,缺口部37在卷绕电极组件11的周向上的长度优选地在正极13的长度lt的10%以下。缺口部37的长度可以在正极13的长度lt的5%以下。

(正极集电体)正极集电体30优选地具有通常被已知为非水电解液二次电池的正极集电体的结构并且例如是具有在5μm以上50μm以下的厚度的铝箔。

(正极混合物层)正极混合物层40优选地包含正极活性物质、导电剂和粘接剂。正极活性物质优选地由通常被已知为非水电解液二次电池的正极活性物质的材料制成。例如,作为正极活性物质,可以使用通过通式liniacobmnco2(0<a<1,0<b<1,0<c<1,a+b+c=1)表达的化合物、通过通式liniacobmnco2(其中ni组分a大)表达的化合物、通过通式li(nidcoealf)o2(0<d<1,0<e<1,0<f<1,d+e+f=1)表达的化合物、具有橄榄石晶体结构的锂复合氧化物(例如通过通式lixfepo4(0≤x<1)表达的化合物)、具有尖晶石晶体结构的锂复合氧化物(例如通过通式liymn2o4(0≤y<1)表达的化合物)等。这些可单独使用或作为两种以上的混合物使用。锂复合氧化物指包含锂元素和一种以上过渡金属元素的氧化物。

导电剂优选地由通常被已知为非水电解液二次电池的正极混合物层中包含的导电剂的材料制成并且例如优选地是诸如乙炔黑的碳材料。

粘接剂优选地由通常被已知为非水电解液二次电池的正极混合物层中包含的粘接剂的材料制成并且例如优选地是pvdf(聚偏氟乙烯)。

正极混合物层40中的正极活性物质的含量、导电剂的含量和粘接剂的含量优选地分别是通常被已知为非水电解液二次电池的正极混合物层中的正极活性物质的含量、导电剂的含量和粘接剂的含量的含量。例如,正极活性物质层40包含含量在80质量%以上95质量%以下的正极活性物质、含量在3质量%以上15质量%以下的导电剂和含量在2质量%以上5质量%以下的粘接剂。

<负极>负极集电体70优选地具有通常被已知为非水电解液二次电池的负极集电体的结构并且例如是具有在5μm以上50μm以下的厚度的铜箔。

负极混合物层80优选地包含负极活性物质和粘接剂。负极活性物质优选地由通常被已知为非水电解液二次电池的负极活性物质的材料制成。例如,作为负极活性物质,可以使用包含天然石墨作为核心材料的材料、软碳、硬碳、钛酸锂等。作为包含天然石墨作为核心材料的材料,可以使用例如通过对经由在天然石墨的表面上涂覆碳而形成的碳材料施加球化处理而获得的材料。

粘接剂优选地由通常被已知为非水电解液二次电池的负极混合物层中包含的粘接剂的材料制成并且例如优选地是sbr(丁苯橡胶)。

负极混合物层80中的负极活性物质的含量和粘接剂的含量优选地分别是通常被已知为非水电解液二次电池的负极混合物层中的负极活性物质含量和粘接剂含量的含量。例如,负极混合物层80包含含量在80质量%以上95质量%以下的负极活性物质和含量在5质量%以上20质量%以下的粘接剂。

<隔板>隔板15优选地具有通常被已知为非水电解液二次电池的隔板的结构。例如,隔板15可以是由多孔聚烯烃系树脂(例如聚丙烯)制成的树脂层或可进一步包括耐热层。

<非水电解液>非水电解液优选地具有通常被已知为非水电解液二次电池的非水电解液的结构。例如,非水电解液优选地包含一种以上的有机溶剂和一种以上的锂盐并且更优选地进一步包含过充电抑制剂。

[非水电解液二次电池的制造]图6a和6b是各自示出本实施方式的正极的制造方法的一部分的平面图。图7是示出本实施方式的非水电解液二次电池的制造方法的一个工序的平面图。本实施方式的非水电解液二次电池的制造方法包括准备正极13的工序、准备负极17的工序和制作卷绕电极组件11的工序。

<正极的准备>例如,能根据以下方法制作正极13。首先,准备在平面图中呈矩形的正极集电体30,然后在除了正极集电体30的宽度方向一端以外的区域中在正极集电体30的每个面上形成正极混合物层40。这里,正极集电体30的宽度方向平行于正极13的宽度方向。

正极混合物层40的形成方法未被特别地限定。可向除了正极集电体30的宽度方向一端以外的区域涂布包含正极活性物质、导电剂和粘接剂的正极混合物糊状物,然后干燥。或者,可将包含正极活性物质、导电剂和粘接剂的湿润颗粒粒子压接至除了正极集电体30的宽度方向一端以外的区域,然后干燥。在平面图中呈矩形的正极集电体30未形成有缺口部37。因此,在所形成的电极中,正极露出部35从正极13的纵向一端到其另一端连续地形成(图6a)。

然后,在正极13的纵向一端侧在正极露出部35中形成缺口部37(图6b)。优选地,在从自正极13的纵向一端朝向正极13的纵向另一端行进正极13在正极13纵向上的长度lt的10%的距离的点起位于正极13的纵向一端侧的部分处在正极露出部35中形成缺口部37。更优选地,在从自正极13的纵向一端朝向正极13的纵向另一端行进正极13在正极13纵向上的长度lt的5%的距离的点起位于正极13的纵向一端侧的部分处在正极露出部35中形成缺口部37。

缺口部37的形成方法未被特别地限定。例如,能通过利用能够切断正极集电体30的切断器在正极13的纵向一端侧切断正极露出部35来形成缺口部37。这样,获得了正极13。

可在制作卷绕电极组件11之后形成缺口部37(后述实施例),但能通过在制作卷绕电极组件11之前形成缺口部37来缩短形成缺口部37所需的时间。因此,优选利用形成有缺口部37的正极13来制作卷绕电极组件11。

<负极的准备>例如,能根据以下方法制作负极17。首先,准备在平面图中呈矩形的负极集电体70,然后在除了负极集电体70的宽度方向一端以外的区域中在负极集电体70的每个面上形成负极混合物层80。负极混合物层80的形成方法未被特别地限定。可向除了负极集电体70的宽度方向一端以外的区域涂布包含负极活性物质和粘接剂的负极混合物糊状物,然后干燥。或者,可将包含负极活性物质和粘接剂的湿润颗粒粒子压接至除了负极集电体70的宽度方向一端以外的区域,然后干燥。这样,获得了负极17。这里,负极集电体70的宽度方向平行于负极17的宽度方向。

<卷绕电极组件的制作>将正极13和负极17卷绕在一起,其中隔板15介于正极13和负极17之间。这样,获得了负极卷绕组件11。具体地,首先,将隔板15配置在正极13与负极17之间。这种情况下,以这样的方式配置正极13、负极17和隔板15,即正极露出部35和负极露出部75在正极13的宽度方向上(或在负极17的宽度方向上)沿互相相反的方向相对于隔板15突出(图7)。

然后,将卷绕轴配置成平行于正极13的宽度方向,并且利用该卷绕轴将正极13、负极17和隔板15卷绕在一起。这种情况下,以这样的方式将正极13、负极17和隔板15卷绕在一起,即在正极13的纵向端部之中,形成有缺口部37的端部用作卷绕终止部,而位于形成有缺口部37的端部侧的相反侧的端部用作卷绕开始端(图7)。因此,在正极13的纵向端部之中,形成有缺口部37的端部用作正极13的外周端13f,而位于形成有缺口部37的端部侧的相反侧的端部用作正极13的内周端。缺口部37位于正极13的最外周部13a中。可向这样获得的电极组件施加互相逆向的压力。

<密封>设置在电池外壳1的盖上的正极端子3与正极露出部35连接,而设置在电池外壳1的盖上的负极端子7与负极露出部75连接。因此,盖与卷绕电极组件11连接。此后,将卷绕电极组件11放入电池外壳1的外壳本体的凹部中并且然后用盖密封外壳本体的开口。

通过形成在外壳本体或盖中的电解液注入孔将非水电解液供给到外壳本体的凹部。在按需将电池外壳1内减压之后,密封电解液注入孔。这样,制作了本实施方式的非水电解液二次电池。

以下将参考实施例更详细地说明本发明,但本发明不限于以下实施例。

<实施例1>

(正极的制作)准备lini1/3co1/3mn1/3o2粉末作为正极活性物质。将正极活性物质、乙炔黑和pvdf以90:8:2的质量比混合并使用nmp(n-甲基吡咯烷酮)稀释。这样,获得了正极混合物糊状物。

以使得铝箔的宽度方向一端露出的方式向铝箔(正极集电体)的两面涂布正极混合物糊状物,然后干燥。轧制所获得的电极板以获得正极。即,在正极中,在除了铝箔的宽度方向一端以外的区域中在铝箔的两面中的每个面上形成正极混合物层。

(负极的制作)准备包含天然石墨作为核心材料的材料(通过对借助于在天然石墨的表面上涂覆碳而形成的碳材料施加球化处理而获得的材料)作为负极活性物质。将负极活性物质、cmc(羧甲基纤维素)的钠盐(增粘剂)和sbr(粘接剂)以98:1:1的质量比混合并用水稀释。这样,获得了负极混合物糊状物。

以使得铜箔的宽度方向一端露出的方式向铜箔(负极集电体)的两面涂布负极混合物糊状物,然后干燥。轧制所获得的电极板以获得负极。即,在负极中,负极混合物层形成在除了铜箔的宽度方向一端以外的区域中形成在铜箔的两面中的每个面上。

(卷绕电极体的制作和插入)准备各自都通过依次层叠pe(聚乙烯)层、pp(聚丙烯)层和pe层而形成的隔板。以使得铝箔从正极混合物层露出的部分(正极露出部)和铜箔从负极混合物层露出的部分(负极露出部)在铝箔的宽度方向上沿互相相反的方向相对于隔板突出的方式配置正极、负极和隔板。此后,将卷绕轴配置成平行于铝箔的宽度方向,并利用该卷绕轴将正极、负极和隔板卷绕在一起。在用作正极的最外周部的部分明确之后,在用作正极的最外周部的部分处完全切断正极露出部(缺口部的形成)。对所获得的卷绕电极组件(筒形电极组件)施加互相逆向的压力,由此获得扁平卷绕电极组件。

设置在电池外壳的盖上的正极端子与正极露出部连接,而设置在电池外壳的盖上的负极端子与负极露出部连接。因此,盖与扁平卷绕电极组件连接。此后,使用由pe制成的包装材料覆盖扁平卷绕电极组件,然后将其放入电池外壳的外壳本体的凹部中,并且然后用盖密封外壳本体的开口。

(非水电解液的调制和注入)将ec(碳酸乙烯酯)、dmc(碳酸二甲酯)和emc(碳酸甲乙酯)以3:4:3的体积比混合。向这样获得的混合溶剂添加lipf6,由此获得非水电解液。在所获得的非水电解液中,lipf6的浓度为1.0mol/l。

通过形成在盖中的电解液注入孔将所获得的非水电解液注入外壳本体的凹部中。在将电池外壳内压力降低之后,密封电解液注入孔。这样,制作了本实施例的锂离子二次电池(额定容量:30ah)。

(初始放电容量的测量)在25℃下,本实施例的锂离子二次电池利用21a的电流(0.7c)被cc-cv(恒定电流-恒定电压)充电至4.1v的电池电压(在2小时内切断)并且然后利用15a的电流(0.5c)被cc-cv放电至3.0v的电池电压(在4小时内切断)。该cc-cv放电进行时的放电容量被给定为初始放电容量。

(soc的下降速度的计算)在测量初始放电容量之后,将锂离子二次电池充电。在该充电中,利用21a的电流(0.7c)将锂离子二次电池cc-cv充电至4.3v的电池电压(在3小时内切断)。将该锂离子二次电池在80℃下保存3天,然后根据初始放电容量的测量方法测量放电容量(保存之后的放电容量)。

此后,将锂离子二次电池充电。在该充电中,利用21a的电流(0.7c)将锂离子二次电池cc-cv充电至4.1v的电池电压(在2小时内切断)。将这样处于满充电状态的锂离子二次电池在25℃下放置100天。根据初始放电容量的测量方法测量该锂离子二次电池的放电容量(残留容量)。将测定的初始放电容量、保存之后的放电容量和残留容量代入下式1中,由此计算soc的下降速度。结果在表1中示出。

(soc的下降速度)={(保存之后的放电容量)-(残留容量)}/(初始放电容量)...式1

表1

(i-v电阻的测量)将锂离子二次电池的soc(充电状态)调节至充电60%的状态。此后,在25℃下利用200a的电流将锂离子二次电池放电10秒。测量该放电前后的电压变化量(δv)并且然后将测定的δv除以上述电流值以获得“i-v电阻”。结果在表1中示出。

<比较例1>除了不在用作正极的最外周部的部分处切断正极露出部(不形成缺口部)之外根据实施例1中所述的方法制造锂离子二次电池。根据实施例1中所述的方法对所获得的锂离子二次电池进行soc的下降速度的计算和i-v电阻的测量。结果在表1中示出。

<考察>在实施例1中,soc的下降速度小于比较例1中的soc的下降速度。由此考虑与比较例1相比在实施例1中防止了自放电。认为其原因是在正极的最外周部中防止了正极的电位局部变高。本发明人已经确认了这一点。

本发明人除了正极、负极和隔板的长度短之外根据实施例1中所述的方法制造了实施例1的模拟锂离子二次电池,并且然后将制得的锂离子二次电池充电。从充电后的锂离子二次电池取出正极并且测量正极的最外周部的位于缺口部附近的部分的电位。同样,本发明人除了正极、负极和隔板的长度短之外根据比较例1中所述的方法制造了比较例1的模拟锂离子二次电池,并且然后将制得的锂离子二次电池充电。从充电后的锂离子二次电池取出正极并且测量正极的最外周部的位于正极露出部附近的部分的电位。结果,与比较例1的模拟锂离子二次电池相比,在实施例1的模拟锂离子二次电池中电位下降约50mv。

在实施例1和比较例1中i-v电阻相同。即,在实施例1中,尽管在正极露出部中形成了缺口部,但是正极露出部和正极端子之间的电阻被抑制为低。认为其原因在于,缺口部仅形成在正极露出部的位于正极的最外周部中的部分处。

应当考虑本文中公开的实施方式和实施例仅出于说明目的并且在任何方面都不应理解为限制性的。

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