非水电解质二次电池的制作方法_4

文档序号:9383261阅读:来源:国知局

[0073] 具体而言,作为金属,可以举出铝、镍、铁、不锈钢、钛、铜、以及合金等。除此之外, 可以优选使用镍和铝的包层材料、铜和铝的包层材料、或这些金属的组合的镀层材料等。另 外,可以为在金属表面覆盖错而形成的箱。其中,从电子电导率、电池工作电位的观点出发, 优选铝、不锈钢、铜。
[0074] 集电体的尺寸根据电池的使用用途而确定。例如,若用于要求高能量密度的大型 的电池,则可以使用面积大的集电体。对于集电体的厚度没有特别限制。集电体的厚度通 常为1~100 μL?左右。
[0075] [正极集电板及负极集电板]
[0076] 构成集电板(25、27)的材料没有特别限制,可以使用目前作为锂离子二次电池用 的集电板使用的公知的高导电性材料。作为集电板的构成材料,优选例如铝、铜、钛、镍、不 锈钢(SUS)、它们的合金等金属材料。从轻量、耐腐蚀性、高导电性的观点出发,更优选为铝、 铜,特别优选为铝。需要说明的是,对于正极集电板25和负极集电板27,可以使用相同的材 料,也可以使用不同的材料。
[0077] [正极引线及负极引线]
[0078] 另外,虽然省略图示,但可以介由正极引线、负极引线将集电体11和集电板(25、 27)之间电连接。作为正极引线及负极引线的构成材料,可以同样采用公知的锂离子二次电 池中使用的材料。需要说明的是,从外壳取出的部分优选利用耐热绝缘性的热收缩管等覆 盖,使得不会与外围设备、布线等接触而漏电或对产品(例如汽车部件、尤其电子设备等) 造成影响。
[0079] [电池外壳体]
[0080] 作为电池外壳体29,可以使用公知的金属罐壳体,除此之外,可以使用能够覆盖发 电元件的、使用了含有铝的层压膜的袋状的壳体。对于该层压膜,例如可以使用依次层叠 ΡΡ、铝、尼龙而形成的3层结构的层压膜等,但并不受其任何限制。从高功率化、冷却性能优 异、可适合用于EV、HEV用的大型设备用电池这样的观点出发,理想的是层压膜。另外,从能 够容易地调节从外部施加于发电元件的组压强的方面出发,外壳体更优选为包含铝的层压 膜。
[0081] 外壳体的内容积优选大于发电元件的容积。此处,外壳体的内容积是指用外壳体 密封后的、进行真空抽吸之前的外壳体内的容积。另外,发电元件的容积是指发电元件空 间所占的部分的容积,包含发电元件内的孔隙部。通过外壳体的内容积大于发电元件的容 积,从而存在气体产生时能够储存气体的容积。因此,能够顺利地进行气体向体系外的排 出,产生的气体对电池行为的影响小,电池特性提高。另外,在产生气体时,通过在外壳体 内存在能够储存气体的剩余部分,能够将发电元件的体积保持恒定,因此能够使电极间的 距离恒定、持续均匀的反应。外壳体的内容积优选为能够储存气体的某种程度大小,具体而 言,优选的是外壳体的内容积大于发电元件的容积发电元件的不包含孔隙部在内的体积的 0. 03~0. 12的体积量。
[0082] 汽车用途等中,近来要求大型化的电池。而且,对于将产生的气体有效地排出到外 部这样的本发明的效果,在气体产生量多的大面积电池的情况下,能更有效地发挥该效果。 因此,本发明中,从更有效地发挥本发明的效果的意义出发,优选用外壳体覆盖发电元件而 成的电池结构体为大型。具体而言,负极活性物质层为矩形状,该矩形状的短边的长度优选 为IOOmm以上。这样大型的电池可以用于车辆用途。矩形状的短边的长度的上限没有特别 限定,通常为250mm以下。
[0083] 另外,作为与电极的物理尺寸的观点不同的大型化电池的观点,也可以由电池面 积、电池容量的关系规定电池的大型化。例如,扁平层叠型层压电池的情况下,在电池面积 (包含电池外壳体的电池的投影面积的最大值)相对于额定容量的比值为5cm 2/Ah以上、且 额定容量为3Ah以上的电池中,每单位容量的电池面积大,因此,气体产生量仍然多。因此, 将SBR等水系粘结剂用于负极活性物质层的形成的电池的电池性能(尤其长期循环后的寿 命特性)下降这样的问题容易更加明显。因此,在由本发明的作用效果的显现产生的优点 更大的方面,优选本方式的非水电解质二次电池为上述那样的大型化的电池。进而,矩形状 的电极的长宽比优选为1~3,更优选为1~2。需要说明的是,电极的长宽比作为矩形状 的正极活性物质层的纵横比而被定义。通过使长宽比为这样的范围,必须使用水系粘结剂 的本发明中存在下述优点:变得能够在面方向均匀地排出气体,能够进一步抑制不均匀的 覆膜的生成。
[0084] [施加于发电元件的组压强]
[0085] 本发明中,施加于发电元件的组压强(group pressure)优选为0· 07~0· 7kgf/ cm2(6. 86~68. 6kPa)。通过对发电元件进行加压使得组压强为0. 07~0. 7kgf/cm2,气体向 体系外的排出得到改善,并且电池中的剩余的电解液在电极间不怎么残留,因此能够抑制 电池单元电阻的上升。进而,电池的膨胀受到抑制,电池单元电阻及长期循环后的容量维持 率变好。更理想的是,施加于发电元件的组压强为〇. 1~〇. 7kgf/cm2(9. 80~68. 6kPa)。此 处,组压强是指对发电元件施加的外力,施加于发电元件的组压强可以利用下述方法测定: 在想要测量压力的部分插入压敏纸,施加压力,然后暂时去掉压力,读取施加于压敏纸的压 力。
[0086] 组压强的控制没有特别限定,可以对发电元件物理地直接或间接地施加外力,控 制该外力,由此控制组压强。作为这样的外力的施加方法,优选使用对外壳体施加压力的加 压构件。即,本发明的适宜的一个实施方式为一种非水电解质二次电池,其还具有加压构 件,所述加压构件以施加于发电元件的组压强成为0. 07~0. 7kgf/cm2的方式对外壳体施 加压力。
[0087] 图2A是作为本发明的其他适宜的一个实施方式的非水电解质二次电池的示意 图,图2B是从图2A中的A方向观察的向视图。封入有发电元件的外壳体1具有长方形状的 扁平的形状,从其侧部引出用于取出电力的电极片4。发电元件被电池外壳体包裹,其周围 被热熔接,发电元件在将电极片4引出至外部的状态下被密封。此处,发电元件相当于之前 说明的图1所示的锂离子二次电池10的发电元件21。图2中,2表示作为加压构件的SUS 板,3表示作为固定构件的固定夹具,4表示电极片(负极片或正极片)。加压构件是为了以 施加于发电元件的组压强成为〇. 07~0. 7kgf/cm2的方式进行控制而配置的。作为加压构 件,可以举出聚氨酯橡胶片等橡胶材料、铝、SUS等金属板等。另外,从加压构件能够对发电 元件持续地赋予恒定的压力的方面出发,优选进一步具有用于固定加压构件的固定构件。 另外,通过调节固定夹具对加压构件的固定,能够容易地控制施加于发电元件的组压强。
[0088] 需要说明的是,关于图2所示的片的取出,也没有特别限制。可以从两侧部引出正 极片和负极片,也可以将正极片和负极片分别分成多个而从各边取出等,并不限于图2所 示的情况。
[0089] [电池组]
[0090] 电池组是连接多个电池而构成的。详细而言,使用至少2个以上、通过串联化或并 联化或这两者而构成。通过进行串联、并联化,能够自由调节容量及电压。
[0091] 也可以将电池串联或并联地连接多个,形成可装配拆卸的小型的电池组。而且,也 可以将该可装配拆卸的小型的电池组进一步串联或并联地连接多个,形成适合于要求高体 积能量密度、高体积功率密度的车辆驱动用电源、辅助电源的、具有大容量、大功率的电池 组。关于要连接几个电池来制作电池组、此外层叠几段小型电池组来制作大容量的电池组, 根据搭载的车辆(电动汽车)的电池容量、功率来确定即可。
[0092] [车辆]
[0093] 上述非水电解质二次电池的功率特性优异,并且即使长期使用也能维持放电容 量,循环特性良好。在电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池车、混合动力燃料电池汽车等 车辆用途中,与电气/移动电子设备用途相比,要求高容量、大型化,同时需要长寿命化。因 此,上述非水电解质二次电池作为车辆用的电源,例如可以适宜用于车辆驱动用电源、辅助 电源。
[0094] 具体而言,可以将电池或组合多个电池而形成的电池组搭载于车辆。本发明中,由 于能够构成长期可靠性及功率特性优异的高寿命的电池,因此,若搭载这样的电池,则能够 构成EV行进距离长的插电混合动力电动汽车、一次充电行进距离长的电动汽车。这是因 为,通过将电池或组合多个电池而形成的电池组用于例如汽车中的混合动力车、燃料电池 车、电动汽车(均包括四轮车(轿车、卡车、公共汽车等商用车、小型汽车等)、以及二轮车 (摩托车)、三轮车),成为高寿命且可靠性高的汽车。但是,用途并不限定于汽车,例如也可 以适用于其他车辆、例如电车等移动体的各种电源,也可以作为无停电电源装置等载置用 电源利用。
[0095] 实施例
[0096] 以下,使用实施例及比较例进一步进行详细说明,但本发明并不仅限于以下的实 施例。
[0097] (实施例1)
[0098] 1.电解液的制作
[0099] 将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂(30 :30 : 40 (体积比))作为溶剂。另外,将LOM的LiPFdt为锂盐。进而,相对于上述溶剂和上述 锂盐的合计100质量%添加2质量%的碳酸亚乙烯酯,制作电解液。需要说明的是,"1. OM 的LiPF6"是指该混合溶剂及锂盐的混合物中的锂盐(LiPF6)浓度为I. 0M。
[0100] 2.正极的制作
[0101] 准备包含作为正极活性物质的LiMn2O4(平均粒径:15 μπι)85质量%、作为导电助 剂的乙炔黑5质量%、及作
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