电池的制作方法_3

文档序号:9753069阅读:来源:国知局
98重 量%的石墨、1重量%的丁苯橡胶以及1重量%的羧甲基纤维素的层),获得优选的负电极片 20 〇
[0052]可以通过将用于锂离子电池的正电极活性材料施加到狭长的正电极集电体来形 成正电极片30。适用于正电极的金属(例如,铝箱)可以被有利地用于正电极集电体32。可以 没有任何限制地使用在锂离子电池中常规使用的一种或多种物质作为正电极活性材料。优 选物质的实例包括1^111 2〇4、1^(:〇02以及1^附02。例如,可以通过使用具有2到4111(例如2.7111) 的长度、8到12cm(例如,10cm)的宽度以及约5到20μπι(例如15μπι)的厚度的铝箱并在铜箱表 面的预定区域上利用常规采用的方法形成包含氧化锂镍作为主要成分的用于锂离子电池 的正电极活性材料层(例如,包含88重量%的镍酸锂、10重量%的乙炔黑、1重量%的聚四氟 乙烯以及1重量%的羧甲基纤维素的层),获得优选的正电极片30。
[0053]由多孔聚烯烃树脂构成的片适合作为可以有利地在正电极20和负电极30之间使 用的分隔体片40a、40b。例如,可以有利地使用由合成树脂制成的(例如,由诸如聚乙烯制成 的聚烯烃制成的)具有2到4m(例如3.1m)的长度、8到12cm(例如,11cm)的宽度和约5到30μπι (例如25μπι)的厚度的多孔分隔体片。
[0054]例如,可以使用通过将电解质溶解到非水溶剂中而制备的非水电解质溶液作为与 扁平卷绕电极体10-起容纳在电池壳50中的电解溶液。非水溶剂的实例包括碳酸亚乙酯、 碳酸异丙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、1,2-二甲氧基乙烷、1,2_ 二乙氧基乙烷、四氢呋喃以及1,3_二氧戊环(dioxolan),并且这些溶剂可以被单独地使用 或组合使用其中两种或更多种。此外,可以使用选自包含氟作为构成元素的各种锂盐的一 种或多种电解质作为构成电解质溶液的电解质(支撑盐(support sa 11))。例如,可以使用 选自 1^?卩6、1^8卩4、1^厶8卩6、1^〇卩33〇3、1^〇4卩93〇3、1^~(〇卩35〇2)2以及1^(:(〇卩33〇2)3的一种或多种 锂盐。
[0055] 可以通过将扁平卷绕电极体10容纳在电池壳50中,将电解溶液灌入到壳中并密封 来获得实施例1的电池1 〇〇。还可以使用由此获得的电池1 〇〇进一步构建电池组。由此,如图5 和6所示,可以有利地构建由多个作为单元电池的本实施例的电池100构成的电池组200。在 该实施例中,单元电池100被沿预定方向排列并被限制为处于沿排列方向施加载荷的状态。
[0056] 更具体而言,多个单元电池100中每隔一个便翻转,单元电池100被设置为使单元 电池100的负电极端子82a和正电极端子82b被交替设置并且使容纳在单元电池100的各电 池壳50中的扁平卷绕电极体10的直部12a、12b沿相对的方向(电池壳的宽表面彼此面对的 方向)排列。然后将约束构件附接到单元电池100的电池壳50的外侧以沿排列方向施加约束 力。
[0057]在本实施例中,约束构件由约束板70a、70b的对和间隔物板76构成。由此,将约束 全部的多个单元电池100的约束板70a、70b被设置为围绕所排列的单元电池100,并且当沿 排列方向施加载荷时与单元电池100约束在一起的间隔物76被设置在单元电池之间的间隙 中。将夹紧梁构件72附接为桥接约束板70a、70b的对。单元电池100可被约束为使得通过利 用螺丝74将梁构件72的端部夹紧或固定到约束板70a、70b来沿单元电池100的排列方向施 加预定的载荷。
[0058] 在上述约束处理中,通过间隔物板76挤压每个单元电池100的电池壳的侧壁(即, 施加载荷)。如图6所示,通过施加于电池壳的侧壁的载荷(约束力),扁平卷绕电极体10被进 一步变形为扁平形状,并且,被设置在扁平卷绕电极体10中的任一卷绕直部中的负电极片 20的卷绕端部28被牢固地保持在其位置。
[0059]通过这样的电池组20的配置,可通过约束构件的约束力而牢固地保持构成扁平卷 绕电极体10的第一电极片(在该配置中,负电极片)20。因此,即使当由于电池被充电和放电 而导致扁平卷绕电极体10反复膨胀和收缩时,也可以以更佳的稳定性(均匀地)保持通过第 一电极片20的稳定紧固力而对第二电极片30的卷绕端部38施加的表面压力,并且可以使均 匀的电极反应在电极片20、30之间进行。由此,通过这样的配置,可以提供包括具有良好的 电池特性(例如,循环特性等等)的单元电池的电池组200。
[0060] 下面将描述本发明的其他实施例。将为与上述实施例1相同的结构部件指派相同 的标号,并略去对其的解释。
[0061] 实施例2。首先,将参考图7解释本发明的实施例2。如图7所示,第二电极片(正电极 片)30的卷绕端部38被设置在下直部12b中,并且第一电极片(负电极片)20的卷绕端部28被 设置在其中没有设置第二电极片30的卷绕端部38的上直部12a中。由此,在图7示出的实例 中,第一电极片20的卷绕端部28被设置为越过其中设置有第二电极片30的卷绕端部38的直 部12b并到达下一直部12a(即,在卷绕方向90上位于前方的最初的第一直部12a)。通过这样 的配置,同样可以将充分的紧固力施加到在外周侧上的第一电极片(负电极片)20,由此可 以可靠地保持第二电极片(正电极片)30的卷绕端部。
[0062]实施例3。接下来,下面将参考图8描述本发明的实施例3。在实施例3中,如图8所 示,第二电极片(正电极片)30的卷绕端部38被设置在左侧回转部14a中,并且第一电极片 (负电极片)20的卷绕端部28被设置在其中没有设置正电极片30的卷绕端部38的右侧回转 部14b中。由此,在图8示出的实例中,负电极片20的卷绕端部28被设置为越过其中设置有正 电极片30的卷绕端部38的左侧回转部14a且经过下一直部12a(在卷绕方向90上位于前方的 最初的第一直部12a)。夹着第一电极片20的分隔体的端部被设置在直部12b中。
[0063]通过这样的配置,第二电极片(正电极片)30的卷绕端部38被设置在一个回转部 14a中,而第一电极片(负电极片)20的卷绕端部28被设置在另一回转部14b中。结果,在扁平 卷绕电极体10的直部12处没有形成额外的边缘(即,第一电极片20的卷绕端部28)。因此,当 力沿扁平卷绕电极体的膨胀方向作用时,电池壳可对扁平卷绕电极体10的直部12a施加均 匀的载荷。结果,使得可以在正电极和负电极之间进行更均匀的电极反应,由此改善电池性 能(例如,循环充电和放电特性)。
[0064] 作为实例来进行以下测试,以确认通过使用根据本发明的扁平卷绕电极体构建电 池获得具有良好循环特性的电池的可能性。
[0065] 实例1。通过经由两个分隔体片40a、40b卷绕负电极片20和正电极片30而制成卷绕 体,其中负电极片20是通过在作为负电极集电体的铜箱的表面上形成用于锂离子电池的负 电极活性材料层而形成的,正电极片30是通过在作为正电极集电体的铝箱的表面上形成用 于锂离子电池的正电极活性材料层而形成的。在该工艺中,卷绕负电极片20以使其被卷绕 在相对于正电极片30的外周侧上。此外,进行该卷绕,以使负电极片20和正电极片30重叠的 位置沿卷绕方向90稍稍偏移,从而使负电极片20的端位置(卷绕端部28)在卷绕方向90上相 对于正电极片30的端位置(卷绕端部38)向前突出。卷绕在内侧上的正电极片30的圈数为 30 〇
[0066] 然后,通过从侧表面方向按压来按压模制卷绕体,由此制成横截面为扁平形状的 扁平卷绕电极体。进行按压模制,以便如图4所示地定位负电极片20的卷绕端部28和正电极 片30的卷绕端部38。在按压之后的扁平卷绕电极体的尺寸为40mmX60mm。
[0067] 然后,通过将负电极集电体端子80a和正电极集电体端子80b焊接到所获得的扁平 卷绕电极体并将该扁平卷绕电极体与电解溶液一起容纳在角形电池壳中,构建用于评估的 锂离子二次电池。
[0068]实例2。除了在沿卷绕方向90卷绕期间使负电极片20和正电极片30重叠的位置偏 移预定的量并进行按压模制来进行卷绕以便在按压模制期间如图7所示地定位负电极片20 的卷绕端部28和正电极片30的卷绕端部38之外,以与实例1相同的方式制造扁平卷绕电极 体并构建用于测试的锂离子二次电池。
[0069]实例3。除了在沿卷绕方向90卷绕期间使负电极片20和正电极片30重叠的位置偏 移预定的量并进行按压模制来进行卷绕以便在按压模制期间如图8所示地定位负电极片20 的卷绕端部28和正电极片30的卷绕端部38之外,以与实例1相同的方式制造扁平卷绕电极 体并构建用于测试的锂离子二次电池。
[0070]实例4。除了将约束板的对设置在电池壳的两侧上以进行测试以确保约束而使预 定的载荷从侧表面方面施加到电池之外,以与实例1相同的方式制造扁平卷绕电极体和构 建用于测试的锂离子二次电池。
[0071] 比较例。除了在沿卷绕方向卷绕期间使负电极片和正电极片重叠的位置偏移预定 的量并进行按压模制来进行卷绕以便在按压模制期间如图10所示地定位负电极片的卷绕 端部和正电极片的卷绕端部(即,负电极片2的卷绕端部4和正电极片3的卷绕端部5被设置 在同一回转部6中)之外,以与实例1相同的方式制造扁平卷绕电极体并构建用于测试的锂 离子二次电池。
[0072] 循环特性测试。对上述制造的测试电池进行充电-放电循环测试,并评估每个电池 的容量保持率。容量保持率为在完成了在预定次数的充电-放电循环之后的充电完成之后 的电池容量的比率,其中将在完成初始充电之后的电池容量被取为1
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