二次电池及其制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及包括彼此叠放的正电极和负电极的二次电池，其中正电极和负电极之间插有隔板，还涉及用于制造二次电池的方法。
【背景技术】
[0002]二次电池越来越广泛地用作车辆和家电的电源，而不再只是作为便携设备(比如移动电话、数码相机和膝上计算机等)的电源，具有高能量密度和轻重量的锂离子二次电池是日常生活中不可或缺的能量存储设备。
[0003]二次电池一般分成卷绕型和堆叠型。卷绕型二次电池中的电池电极组装的结构中，借助隔板彼此叠放的长正电极板和长负电极板被堆叠并卷绕多圈。堆叠型二次电池中的电池电极组装的结构中，正电极板和负电极板交替堆叠，并且在其间插入了隔板。正电极板和负电极板均包括集电器，所述集电器包括涂覆部分和未涂覆部分，将活性材料(其可以是复合剂，包括例如接合剂和导电材料)应用于所述涂覆部分，并且不将活性材料应用于未涂覆部分，以便允许与电极端子连接。
[0004]在卷绕型二次电池或堆叠型二次电池中，通过以下方式将电池电极组件封闭在外部容器内:正电极端子的一端与正电极板的未涂覆部分电连接，正电极端子的另一端延伸到外部容器(外壳)的外部；负电极端子的一端与负电极板的未涂覆部分电连接，负电极端子的另一端延伸到外部容器的外部。在外部容器内，除了电池电极组件之外，还封闭有电解质。二次电池的容量逐年增长，并且，随着这一增长，在发生短路时将产生的热量也增加，导致风险增加，从而，用来确保电池安全的措施变得更为重要。
[0005]作为安全措施的一个例子，已知如下技术:在涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分上形成绝缘材料以防止在正电极和负电极之间发生短路(专利文献1)。
[0006]现有技术文件
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:JP2012-164470A
【发明内容】
[0009]本发明解决的问题
[0010]在专利文献1所公开的技术中，如图19所示，正电极1和负电极6借助隔板20交替堆叠，并且在每个正电极1的集电器3上，形成了覆盖已经应用了活性材料2的涂覆部分和尚未应用活性材料2的未涂覆部分之间的边界部分4的绝缘材料40。在堆叠型二次电池中，在平面视图中，在同一位置堆叠绝缘材料40。从而，电池电极组件在布置了绝缘材料40的位置处的部分的厚度变得更厚，导致每单位体积能量密度的减小。
[0011]同样，为了获得稳定的电特性和高可靠性，优选地，通过均匀地施加压强，借助例如带子来紧固二次电池的电池电极组件。但是，由于存在绝缘材料40的部分和不存在绝缘材料40的部分之间的厚度差，像专利文献1中那样在堆叠型二次电池中使用绝缘材料导致不能均匀地紧固电池电极组件，这将导致电池质量下降，比如电特性的易变性和/或电池循环属性的下降。
[0012]因此，本发明的目的是解决前述问题并提供具有高电特性和高可靠性的高质量二次电池以及制造所述二次电池的方法，所述二次电池借助绝缘材料来防止正电极和负电极之间发生短路，并防止或减少体积的减小和电池电极组件的形变。
[0013]解决问题的手段
[0014]根据本发明的二次电池包括电池电极组件，所述电池电极组件包括借助隔板交替堆叠的正电极和负电极，以及所述正电极和所述负电极均包括集电器和应用到所述集电器的活性材料。位于所述正电极的所述集电器的一个表面上的活性材料包括平坦部分和位于关于所述平坦部分的端部侧的小厚度部分，所述小厚度部分的厚度小于所述平坦部分的厚度。位于所述正电极的所述集电器的另一表面上的所述活性材料的一部分是具有恒定厚度的平坦部分，所述部分在所述集电器上面对位于所述一个表面上的所述活性材料的所述小厚度部分。
[0015]发明的有益效果
[0016]本发明使得能够防止或减少由绝缘材料导致的电池电极组件的体积增加和电池电极组件的形变，并且使得能够提供具有良好的能量密度的高质量二次电池。
【附图说明】
[0017]图1A是根据本发明的堆叠型二次电池的基本结构的平面图。
[0018]图1B是沿图1A中的线A-A截取的截面图。
[0019]图2是示出了本发明的二次电池的示例性实施例中的正电极的放大截面图。
[0020]图3是示出了根据本发明的二次电池的示例性实施例的主要部分的放大截面图。[0021 ]图4是示出了本发明的二次电池的示例性实施例的正电极的变化的放大截面图。
[0022]图5A是示出了电极涂覆装置的示例的示意图。
[0023]图5B是示出了电极制造方法的参考示例的示意图。
[0024]图6是示出了根据本发明的电极制造方法的示例的示意图。
[0025]图7是示出了根据本发明的二次电池制造方法的正电极形成步骤的平面图。
[0026]图8是示出了根据本发明的二次电池的制造方法中在图7之后的步骤的平面图。
[0027]图9A是示出了根据本发明的二次电池的制造方法中在图8之后的步骤的平面图。
[0028]图9B是示出了作为图9A中所示的步骤中切割的结果而形成的正电极的平面图。
[0029]图10是示出了根据本发明的二次电池制造方法的负电极形成步骤的平面图。
[0030]图11A是示出了根据本发明的二次电池的制造方法中在图10之后的步骤的平面图。
[0031]图11B是示出了作为图11A中所示的步骤中切割的结果而形成的负电极的平面图。
[0032]图12是示出了根据本发明的二次电池的另一示例性实施例的主要部分的放大截面图。
[0033]图13是示意性地示出了用于间歇应用活性材料的装置的示例的框图。
[0034]图14A是示意性地示出了用于连续应用活性材料的装置的示例的截面图。
[0035]图14B是沿图14A中的线B_B的放大截面图。
[0036]图15是示出了根据本发明的二次电池制造方法的正电极形成步骤的另一示例的平面图。
[0037]图16是示出了根据本发明的二次电池的制造方法中在图15之后的步骤的平面图。
[0038]图17A是示出了根据本发明的二次电池的制造方法中在图16之后的步骤的平面图。
[0039]图17B是示出了作为图17A中所示的步骤中切割的结果而形成的正电极的平面图。
[0040]图18是示出了根据图15-17B中所示的二次电池制造方法中使用的电极卷的透视图。
[0041 ]图19是示出了根据相关领域的层叠型二次电池的主要部分的放大视图。
【具体实施方式】
[0042]下面将参照附图描述本发明的示例性实施例。
[0043][二次电池的基本配置]
[0044]图1示意性地示出了采用本发明的堆叠类型锂离子二次电池的配置的示例。图1A是从与二次电池的主表面(平坦表面)垂直的上侧查看到的平面图，图1B是沿图1A中的线A-A的截面图。
[0045]根据本发明的锂离子二次电池100包括通过借助隔板20交替地层叠正电极(正电极板)1和负电极(负电极板)6形成的电极组(电池电极组件)。电极组与电解质一起容纳在由柔性膜30构成的外部容器中。正电极端子11的一端连接到电极组的正电极1，负电极端子16的一端连接到负电极6，正电极端子11的另一端侧和负电极端子16的另一端侧延伸到柔性膜30之外。在图1B中，省略了对包括在电极组中的层(位于厚度方向中的中间部分的层)的一部分的示出，但示出了电解质。
[0046]每个正电极1包括正电极集电器3和应用到正电极集电器3的正电极活性材料2，在正电极集电器3的正表明和后表面中的每一个上，沿纵向方向并排放置了已经应用了正电极活性材料2的涂覆部分和没有应用正电极活性材料2的未涂覆部分。类似地，每个负电极6包括负电极集电器8和应用到负电极集电器8的负电极活性材料7，在负电极集电器8的正表明和后表面中的每一个上，沿纵向方向并排放置涂覆部分和未涂覆部分。每个正电极1的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分4的平坦位置和每个负电极6的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分4的平坦位置在相关集电器的前表面和后表面之间可以是相同的或不同的(在平面视图中没有对齐)。
[0047]正电极1和负电极6中的每一个的未涂覆部分用作用于与电极端子(正电极端子11和负电极端子16)连接的接片(tab) ο连接到相应正电极1的正电极接片绑缚(bundle)在正电极端子11上，并且通过例如超声焊接与正电极端子11相互连接在一起。连接到相应负电极6的负电极接片绑缚在负电极端子16上，并且通过例如超声焊接等与负电极端子16相