锂离子二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种锂离子二次电池，其包括：电极层叠体，包括隔着多个耐热性隔膜层叠的多个正极及负极；和由外装薄膜形成的外装体，所述外装薄膜以从其层叠方向的两侧夹持电极层叠体的方式进行包围。外装体在包围电极层叠体的外装薄膜的电极层叠体的周围具有用于密封外装体的区域，多个隔膜的端部从多个正极及负极突出，多个隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，该第二隔膜配置在第一隔膜的内侧，并且其端部的突出量小于第一隔膜。第一隔膜的端部具有曲部，该曲部与外装薄膜的内表面或位于第一隔膜的外侧的隔膜的内表面接触，并且与第二隔膜外表面的虚拟延长面相比朝向内侧弯曲。
【专利说明】锂离子二次电池
[0001 ]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求于2015年03月25日向日本特许厅提交的日本专利申请2015-062114号的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
[0003 ]本发明涉及一种锂离子二次电池。
【背景技术】
[0004]—般来说，在锂离子二次电池中，需要即使在介于正极和负极之间的隔膜发生相对于各电极的位置偏移或热收缩时，也能够可靠地防止正负极间短路。由此，隔膜设计成具有比正极及负极大的面积。
[0005]另一方面，公知一种具有耐热性高的隔膜(以下适当地称为“耐热性隔膜”)的锂离子二次电池。例如，在日本专利公开公报特开2009-277397号中记载了一种锂离子二次电池，该锂离子二次电池具有隔着隔膜层叠的正极及负极，该隔膜至少包括:微孔性薄膜层，主要由热可塑性树脂构成；和多孔质层，主要包含具有150°C以上耐热温度的填充剂。由于耐热性隔膜在高温时的热收缩量小，所以可以使正极和负极内部短路的可能性下降。因此，公知的是，具有耐热性隔膜的锂离子二次电池具有较高的安全性。
【发明内容】
[0006]本发明的一个实施方式涉及的锂离子二次电池，包括:电极层叠体，包括隔着多个耐热性隔膜层叠的多个正极及负极；由外装薄膜形成的外装体，所述外装薄膜以从其层叠方向的两侧夹持电极层叠体的方式进行包围。外装体在包围电极层叠体的外装薄膜上电极层叠体的周围具有用于密封外装体的区域，多个隔膜的端部从多个正极及负极突出，多个隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，该第二隔膜配置在第一隔膜的内侧，并且其端部突出量小于第一隔膜。第一隔膜的端部具有曲部，该曲部与外装薄膜的内表面或位于第一隔膜的外侧的隔膜的内表面接触，并且与第二隔膜外表面的虚拟延长面相比朝向内侧弯曲。
【附图说明】
[0007]图1是本实施方式涉及的锂离子二次电池的分解立体图。
[0008]图2是本实施方式涉及的锂离子二次电池的俯视图。
[0009]图3是将图2的A-A截面与加热头一起示出的截面图。
[0010]图4是表示其他实施方式的锂离子二次电池的与图3对应的截面的图。
[0011]图5是表示本实施方式涉及的锂离子二次电池的变形例I的与图3对应的截面的图。
[0012]图6是表示本实施方式涉及的锂离子二次电池的变形例2的与图3对应的截面的图。
[0013]图7是表示本实施方式涉及的锂离子二次电池的变形例3的与图3对应的截面的图。
【具体实施方式】
[0014]在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置
[0015]为了制造具有耐热性隔膜的锂离子二次电池，对收容有电极层叠体的外装薄膜进行加热密封，该电极层叠体包括隔着多个耐热性隔膜层叠的多个正极及负极。此时，本发明人等发现耐热性隔膜的端部损伤外装薄膜的内表面。外装薄膜具有作为热熔接性树脂层的内层、作为阻挡层的金属层和作为保护层的外层经层叠而成的结构。在因外装薄膜的内表面损伤而使耐热性隔膜到达外装薄膜的金属层时，该金属层的绝缘性有可能丧失。在这种情况下，锂离子二次电池有可能无法发挥所希望的性能。此外，在将电池尺寸收于预先设想的固定范围内时(即在设想能够在固定大小的外装薄膜内收纳的电池的外形时)，必须使正极、耐热性隔膜及负极整体变小，以使耐热性隔膜的端部不与外装薄膜接触。但是，由于这样会导致容量下降，所以是不利的。
[0016]本发明的目的在于，抑制起因于锂离子二次电池所使用的耐热性隔膜的、该电池的性能劣化。
[0017]本发明的一个实施方式涉及的锂离子二次电池，包括:电极层叠体，包括隔着多个耐热性隔膜层叠的多个正极及负极；由外装薄膜形成的外装体，所述外装薄膜以从其层叠方向的两侧夹持电极层叠体的方式进行包围。外装体在包围电极层叠体的外装薄膜上电极层叠体的周围具有用于密封外装体的区域，多个隔膜的端部从多个正极及负极突出，多个隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第二隔膜配置在紧邻第一隔膜的内侧(与配置在第一隔膜内侧的任何隔膜相比更接近第一隔膜)，并且其端部突出量小于第一隔膜。第一隔膜的端部具有曲部，该曲部与外装薄膜的内表面或位于紧邻第一隔膜的外侧(与配置在第一隔膜外侧的任何隔膜相比更接近第一隔膜)的隔膜的内表面接触，并且与第二隔膜外表面的虚拟延长面相比朝向内侧弯曲。
[0018]需要说明的是，在此，“内侧”是指“更接近电极层叠体的层叠方向的中心的位置”。此外，“外侧”是指“更远离电极层叠体的层叠方向的中心的位置”。另外，“隔膜的内表面”是指“隔膜的主面中更接近电极层叠体的层叠方向的中心的面”。此外，“隔膜的外表面”是指“隔膜的主面中更远离电极层叠体的层叠方向的中心的面”。
[0019]在上述锂离子二次电池中，优选所述第一隔膜的端部与所述外装薄膜的内表面或与所述第一隔膜相比位于更外侧的隔膜的内表面进行面接触。
[0020]按照本发明涉及的锂离子二次电池，可以抑制起因于该电池所使用的耐热性隔膜的、电池的性能劣化。
[0021]下面，对本发明的一个实施方式进行说明。
[0022](I)实施方式涉及的锂离子二次电池
[0023]下面，参照图1?图3，对本发明的一个实施方式涉及的锂离子二次电池进行说明。图1是本实施方式涉及的锂离子二次电池I的分解立体图。图2是本实施方式涉及的锂离子二次电池I的俯视图。图3是将图2的A-A截面与加热头一起示出的截面图。如后所述，加热头构成加热装置，该加热装置用于在锂离子二次电池I的电极层叠体10的周围使外装薄膜彼此熔接。
[0024]参照图1，本实施方式涉及的锂离子二次电池I具有:电极层叠体10、正极片12A及负极片12B、和外装体20。电极层叠体10为大体长方体形状，具有隔着多个隔膜层叠的多个正极及负极。正极片12A及负极片12B分别与正极引线1A及负极引线1B连接。在此，正极引线1A及负极引线1B分别从电极层叠体10的正极及负极引出。此外，外装体20在收容于该外装体内的电极层叠体10的周围进行密封。但是，正极片12A的一部分及负极片12B的一部分向密封的外装体20的外部伸出。
[0025]在图1所示的例子中，正极片12A的一部分及负极片12B的一部分从电极层叠体10的同一边引出。
[0026]本实施方式的锂离子二次电池I的电极层叠体10，通过隔着隔膜层叠正极和负极来形成，该正极由涂布有包含正极活性物质的正极合剂层的集电体形成，该负极由涂布有包含负极活性物质层的负极合剂层的集电体形成。正极的集电体例如由铝箔形成。负极的集电体例如由铜箔形成。
[0027]正极合剂层包含含有LiMn2O4等锂-过渡金属复合氧化物的正极活性物质、导电助剂和粘合剂等。负极合剂层包含负极活性物质、导电助剂和粘合剂等。作为负极活性物质的例子，可以例举的是硬碳(难石墨化碳材料)、石墨系碳材料、以及锂-过渡金属复合氧化物。
[0028]包含在电极层叠体10内的隔膜是耐热性隔膜(以下适当地简称为“隔膜”)。耐热性隔膜含有具有加热时难以熔化或收缩的性质的材料。例如是含有至少在150°C不产生因软化等而变形的材料的隔膜。
[0029]作为耐热性隔膜的例子，可以例举的是由包含交联的树脂的材料构成的微孔质薄膜(也称为“微孔薄膜”)。在此，包含交联的树脂的材料并没有特别限定。作为上述材料的例子，可以例举的是聚丙烯。
[0030]此外，作为耐热性隔膜的其他例子，可以例举的是由包含耐热性填充剂的材料构成的微孔质薄膜。在此，作为耐热性填充剂的例子，可以例举的是氧化铁、氧化铝(Al2O3)以及二氧化硅(S12)等无机颗粒、和聚酰亚胺、密胺树脂以及酚醛树脂等有机颗粒。
[0031]如图1所示，外装体20包括以从其厚度方向的两侧夹持电极层叠体10的方式进行包围的两片外装薄膜21及外装薄膜22。外装薄膜21包括杯部21a及凸缘状的周缘部21b(用斜线表示)。外装薄膜22包括杯部22a及凸缘状的周缘部22b(用斜线表示)。外装薄膜21及外装薄膜22以从其厚度方向的两侧夹持电极层叠体10的方式包围同一层叠体。由此，在电极层叠体10的周围形成有外装薄膜21及外装薄膜22的重合区域(以下也称为“外装体20的重合区域”)。该重合区域是外装薄膜21的周缘部21b和外装薄膜22的周缘部22b重合的区域。外装薄膜21和外装薄膜22的重合区域的外形俯视下为矩形形状。该矩形形状的四边与端部El?E4(参照图2)相当。
[0032]需要说明的是，外装薄膜21的杯部21a以及外装薄膜22的杯部22a构成为对包围电极层叠体10的空间进行划定。杯部21a及杯部22a可以通过深拉深成形来形成。
[0033]外装薄膜21及外装薄膜22也可以使用具有柔软性且能够将电极层叠体10密封成电解液不会泄漏的任何材料。作为外装薄膜21及外装薄膜22所具有的层结构的代表例，可以例举的是层叠有热熔接性树脂层及金属层的结构、以及依次层叠有热熔接性树脂层、金属层及保护层的结构。作为保护层的例子，可以例举的是由聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯的薄膜形成的层、和由尼龙薄膜形成的层。
[0034]作为能够使用的金属层的例子，可以例举的是Al、T1、Ti合金、Fe、不锈钢、Mg合金的箔。对用于热熔接性树脂层的树脂没有特别限定。可以使用能够进行热熔接的任何树脂。作为这种树脂的例子，可以例举的是聚丙烯、聚乙烯、它们的酸改性物、聚硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯等、聚酰胺、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
[0035]在收容电极层叠体10且被密封的外装体20内注入液体电解质(电解液)。电解液包含有机溶剂和支持电解质等。作为有机溶剂的例子，可以例举的是碳酸丙烯酯(PC)以及碳酸乙烯酯(EC)等环状碳酸酯类、碳酸二甲酯等链状碳酸酯类、和四氢呋喃等醚类。作为支持电解质的例子，可以例举的是锂盐(LiPF6)等无机酸阴离子盐、以及LiCF3SO3等有机酸阴离二^土卜J ΠΤΤ.0
[0036]如后所述，为了进行利用加热的热熔接，按照外装薄膜21及外装薄膜22的热熔接性树脂层彼此相对的方式，在外装薄膜21及外装薄膜22的重合区域使外装薄膜21及外装薄膜22重合。
[0037]如图2所示，在与作为外装薄膜21及外装薄膜22的重合区域外形的矩形所具有的四边相当的端部El?E4附近，且在电极层叠体10的周围形成有热熔接区域(图2中用斜线表示)，该热熔接区域用于对收容有电极层叠体10的外装体20进行密封。上述密封通过外装薄膜21和外装薄膜22的热熔接性树脂层彼此的热熔接来进行。即，在正极片12A及负极片12B从外装体20突出的状态下，对收容有电极层叠体10的外装体20进行密封。
[0038]接着，参照图3，对电极层叠体10的结构进行说明。图3是将图2的A-A截面与用于使外装薄膜21及外装薄膜22彼此熔接的加热头51—起示出的截面图。
[0039]图3举例说明的电极层叠体10包括:负极101-1?101-4、正极102-1?102-3、以及隔膜110-1?110-6。即，电极层叠体10包括隔着多个隔膜层叠的多个正极及负极。
[0040]本实施方式的电极层叠体10所包含的多个隔膜的大小不同。即，电极层叠体10的各隔膜的端部的突出量不同。在本实施方式的说明中，隔膜的“端部的突出量”定义为与包含在电极层叠体10中的多个负极或正极中位于最外侧(即图3中最右侧)的负极或正极的端部相比，进一步向外侧突出的隔膜部分的长度。在图3所示的例子中，与正极102-1?102-3的端部相比，负极101-1?101-4的端部位于外侧。并且，这些多个负极的端部位于同一平面NP上(即该多个负极是相同尺寸)。即，这些负极的端部位于最外侧。因此，从此时的包含负极的端部的平面NP朝向外侧突出的隔膜部分(图3中与平面NP相比朝向右侧的部分)的长度，成为各隔膜的端部的突出量。
[0041]电极层叠体10包括:端部的突出量大的隔膜110-1及隔膜110-6;和配置在紧邻这些隔膜的内侧且与隔膜110-1和隔膜110-6相比端部的突出量小的隔膜110-2及隔膜110-5。在此，端部的突出量更大的隔膜110-1及隔膜110-6分别是第一隔膜的一例。端部的突出量小的隔膜110-2及隔膜110-5分别是第二隔膜的一例。
[0042]隔膜110-1的端部与外装薄膜21的内表面21i接触。由此，隔膜110-1的端部形成曲部110-la，该曲部IlO-1a与隔膜110-2外表面的虚拟延长面(图3中用VP示出)相比朝向内侧(更接近电极层叠体10的层叠方向中心的位置)弯曲。在此，隔膜110-2位于最接近电极层叠体10中所包含的多个隔膜中隔膜110-1的位置上。但是，由于其端部的突出量小，所以隔膜110-2的端部不会与隔膜110-1的曲部IlO-1a产生干扰。
[0043]同样，隔膜110-6的端部与外装薄膜22的内表面22i接触。由此，隔膜110-6的端部形成曲部110-6a，该曲部110-6a与隔膜110-5外表面的虚拟延长面(图3中用VP示出)相比朝向内侧弯曲。在此，隔膜110-5位于最接近电极层叠体10中所包含的多个隔膜中隔膜110-6的位置上。但是，由于其端部的突出量小，所以隔膜110-5的端部不会与隔膜110-6的曲部110_6a产生干扰。
[0044]需要说明的是，图3的隔膜110-2的端部的突出量足够小。因此，第二隔膜110-2的端部不与第一隔膜110-1的内表面接触。相对于此，当第二隔膜110-2的端部的突出量更大时，有时其端部会与第一隔膜110-1的内表面接触。但是，即使在这种情况下，第二隔膜110-2的端部也未直接向第一隔膜的曲部IlO-1a的前端施加压力。因此，第一隔膜的曲部IlO-1a的前端向外装薄膜21的内表面21i施加的接触压力不会变大。特别是即使在第二隔膜110-2的端部和第一隔膜110-1的内表面接触时，也可以在第二隔膜110-2的外表面的虚拟延长面VP上，且在第一隔膜110-1的曲部IlO-1a和外装薄膜21的内表面21i之间形成间隙。在这种情况下，第一隔膜的曲部IlO-1a的前端的针对外装薄膜21的内表面21i的接触压力不会变大。
[0045]同样，其他的第二隔膜110-5的端部的突出量比图3所示的端部的突出量大时也同样，对应的第一隔膜的曲部110-6a的前端的针对外装薄膜22的内表面22i的接触压力不会变大。
[0046](2)本实施方式的电池的制造方法
[0047]接着，按顺序对本实施方式的锂离子二次电池I的制造方法进行说明。
[0048](2-1)外装薄膜的重合区域的形成工序
[0049]首先，通过隔着隔膜交替层叠多个正极和多个负极来形成电极层叠体10。利用超声波焊接将从多个正极的集电体的端部(未形成正极合剂层的部分)引出的正极引线1A和正极片12A—并加以接合。同样，利用超声波焊接将从多个负极的集电体的端部(未形成负极合剂层的部分)引出的负极引线1B和负极片12B—并加以接合。
[0050]接着，以由两片外装薄膜21及外装薄膜22包围电极层叠体10的方式在这些外装薄膜上形成重合区域。在本实施方式的例子中，外装薄膜21的周缘部21b和外装薄膜22的周缘部22b以热熔接性树脂层彼此相对的方式重合。由此，形成重合区域。此时，如图2所示，正极片12A及负极片12B各自的一部分从外装薄膜21及外装薄膜22的端部El?E4中的任意一个(图2中为端部E4)向外侧突出。
[0051]如图3所示，利用外装薄膜21及外装薄膜22来形成重合区域。因此，外装薄膜21从其杯部21a到构成重合区域的周缘部21b，朝向层叠方向的中心侧向外侧倾斜。因此，第一隔膜110-1的端部与该倾斜部分接触。由此，第一隔膜110-1的端部沿外装薄膜21的倾斜进行弯曲。由此，形成曲部110-la。在此，上述曲部I1-1a的前端与第二隔膜110-2外表面的虚拟延长面VP相比位于内侧。即，与虚拟延长面VP相比曲部IlO-1a朝向内侧弯曲。但是，第一隔膜110-1的曲部IlO-1a不与端部突出量小的第二隔膜110-2的端部产生干扰。因此，第一隔膜110-1的曲部I 1-1a的前端和外装薄膜21的内表面21 i之间的接触压力较小。
[0052]同样，外装薄膜22从其杯部22a到构成重合区域的周缘部22b，朝向层叠方向的中心侧向外侧倾斜。因此，隔膜110-6的端部与该倾斜部分接触。由此，第一隔膜110-6的端部沿外装薄膜22的倾斜进行弯曲。由此，形成曲部110-6a。在此，上述曲部110-6a的前端与第二隔膜110-5外表面的虚拟延长面VP相比位于内侧。即，与虚拟延长面VP相比曲部110-6a向内侧弯曲。但是，第一隔膜110-6的曲部110-6a不与端部突出量小的第二隔膜110-5的端部产生干扰。因此，在第一隔膜110-6的曲部110-6a的前端和外装薄膜22的内表面22i之间的接触压力较小。
[0053](2-2)外装薄膜彼此的熔接工序
[0054]接着，参照图3，对制造本实施方式涉及的电池时的外装薄膜彼此的熔接工序进行说明。
[0055]在图3中，作为一例，在形成于电极层叠体10周围的外装体20的重合区域中包含端部E2的部分上形成有热熔接区域S2。
[0056]如图3所示，加热装置具有由第一加热头51A和第二加热头51B构成的加热头51。第一加热头51A设置在外装薄膜21的周缘部21b的正上方。第二加热头51B设置在外装薄膜22的周缘部22b的正下方。例如，以第一加热头51A及第二加热头51B的外侧的端部与外装体20的端部E2—致的方式，对外装体20的端部进行定位。为了进行上述定位，首先，利用图像处理来确定外装体20熔接的端部的位置。并且，以各加热头51A及加热头51B的外侧的端部与该位置一致的方式，利用传动件使把持外装体20的把持构件(未图示)移动。由此，可以进行加热头的定位。
[0057]如上所述，外装薄膜21及外装薄膜22分别具有例如层叠的热熔接性树脂层、作为阻挡层的金属层、和保护层。在外装体20的重合区域内，外装薄膜21及外装薄膜22以其内表面彼此(即热熔接性树脂层彼此)接触的方式重合。当对外装薄膜21及外装薄膜22进行热熔接时，使第一加热头51A与外装薄膜21的外表面(保护层)接触。并且使第二加热头51B也与外装薄膜22的外表面(保护层)接触。也就是说，利用第一加热头51A及第二加热头51B从两侧夹持外装薄膜21及外装薄膜22。由此，在外装薄膜21及外装薄膜22的重合区域的一部分上，利用加热对外装薄膜21的内表面21i(热熔接性树脂层)和外装薄膜22的内表面22i (热熔接性树脂层)进行熔接。其结果，形成内表面21i和内表面22i成为一体的热熔接层。在图2中俯视观察，形成有热熔接层的区域相当于热熔接区域S2。
[0058]以上，参照图3，以沿着形成在电极层叠体10周围的外装体20的重合区域中包含端部E2的部分形成热熔接区域S2的情况为例进行了说明。对于与电极层叠体10的各边相当的外装体20的各端部，同样可以使用加热装置进行热熔接。
[0059]具体地说，在熔接工序中，首先，使用加热装置对与电极层叠体10四边对应的外装体20的四边中具有从外装体20突出的正极片12A及负极片12B的边(即端部E4)进行热熔接。由此，形成热熔接区域S4。接着，同样通过对外装体20的四边中与具有从外装体20突出的正极片12A及负极片12B的边相反侧的边(即端部E2)进行热熔接，形成热熔接区域S2。此外，同样对外装体20的端部E3进行热熔接。由此，形成热熔接区域S3。
[0060]通过对外装体20的端部E2?E4进行密封，外装体20形成袋体，该袋体具有敞开的端部E1。
[0061](2-3)电解液的注入工序
[0062 ]接着，从作为袋体的外装体20的端部EI向该外装体20的内部注入电解液。对电解液的注入方法没有特别限定。作为所采用的注入方法的例子，可以例举的是通过将管或喷嘴从端部El插入成为袋体的外装体20的内部来直接注入的方法、或者是将成为袋体的外装体20浸泡在电解质槽内而向外装体20的内部注入电解液的方法。
[0063](2-4)密封工序
[0064]在电解液的注入后，通过对包含与电极层叠体10的剩余一边对应的外装体20端部(即端部El)的重合区域部分进行热熔接，形成热熔接区域SI。由此，在电极层叠体10的周围对外装体20进行密封。由此，可以得到锂离子二次电池I，该锂离子二次电池I包括内部注入有电解液的外装体20。
[0065]如上所述，在熔接工序和密封工序中，利用加热装置(图3的加热头51)对包含与电极层叠体10周围的各边对应的外装体20端部的外装薄膜21及外装薄膜22的重合区域进行加热，由此形成熔接层。此时，利用加热头51，不仅使重合区域成为高温，而且使重合区域附近的外装薄膜21及外装薄膜22的部分成为高温。例如，在图3中，甚至从杯部21a到周缘部21b倾斜的外装薄膜21的部分成为高温。因此，构成该部分的内表面21i的热熔接性树脂层软化。同样，从杯部22a到周缘部22b倾斜的外装薄膜22的部分成为高温。因此，构成该部分的内表面22i的热熔接性树脂层软化。
[0066]在此，特别是电极层叠体10中所包含的隔膜是耐热性隔膜。耐热性隔膜由即使从成为高温的外装薄膜22的内表面22i接收热量也不容易软化的材料形成。但是，如上所述，第一隔膜110-1的曲部IlO-1a的前端和外装薄膜21的内表面21i之间的接触压力、以及第一隔膜110-6的曲部110-6a的前端和外装薄膜22的内表面22i之间的接触压力小。因此，抑制了作为耐热性隔膜的第一隔膜的曲部IlO-1a及曲部110-6a的前端进入软化的外装薄膜21及外装薄膜22的热熔接性树脂层。
[0067](3)比较例
[0068]接着，参照图4，将具有与本实施方式的锂离子二次电池I不同结构的锂离子二次电池作为比较例进行说明。图4是表示比较例涉及的锂离子二次电池的与图3对应的截面的图。需要说明的是，图4所示的锂离子二次电池的结构要素中与图3所示的本实施方式的锂离子二次电池I相同的结构要素采用相同的附图标记。并且，省略了对所述相同的结构要素的重复说明。
[0069]比较例涉及的锂离子二次电池与本实施方式的锂离子二次电池I不同，在电极层叠体15上层叠的隔膜210-1?210-6的端部的突出量全部相等。因此，即使与外装薄膜接触的隔膜的端部朝向层叠方向的中心弯曲，其曲部的前端也不会与比该隔膜更靠向内侧的其他隔膜的外表面相比位于内侧。
[0070]具体地说，如图4所示，如果由外装薄膜21及外装薄膜22形成重合区域，则外装薄膜21从其杯部21 a到包含在重合区域内的周缘部2 Ib，朝向层叠方向的中心向外侧倾斜。因此，隔膜210-1的端部与相当于上述倾斜部分的外装薄膜21的内表面21i接触。由此，隔膜210-1的端部沿外装薄膜21的倾斜朝向内侧弯曲。由此，形成曲部210-la。在此，隔膜210-1的曲部210-la与隔膜210-2的端部产生干扰。因此，隔膜的曲部210-la不能与隔膜210-2的外表面PP相比向内侧弯曲。此时，隔膜210-1被外装薄膜21的内表面21i和隔膜210-2的外表面PP夹持。因此，隔膜210-1的曲部210-la的前端和外装薄膜21的内表面21i之间的接触压力较大。
[0071]同样，隔膜210-6的端部沿外装薄膜22的倾斜朝向内侧弯曲。由此，形成曲部210-6a。在此，隔膜210-6的曲部210-6a与隔膜210-5的端部产生干扰。因此，隔膜的曲部210-6a不能与隔膜210-5的外表面PP相比朝向内侧弯曲。此时，隔膜210-6被外装薄膜22的内表面22i和隔膜210-5的外表面PP夹持。因此，隔膜210-6的曲部210-6a的前端和外装薄膜22的内表面22i之间的接触压力较大。
[0072]利用加热装置(图4的加热头51)，在比较例涉及的锂离子二次电池的电极层叠体15的周围，对包含与同一层叠体的各边对应的外装体20的端部的外装薄膜21及外装薄膜22的重合区域进行加热时，如上所述，甚至重合区域附近的外装薄膜21及外装薄膜22的部分成为高温。即，在图4中，甚至从杯部21a到周缘部21b倾斜的外装薄膜21的部分和从杯部22a到周缘部22b倾斜的外装薄膜22的部分成为高温。
[0073]在此，在比较例涉及的锂离子二次电池中，如上所述，隔膜210-1的曲部210-la的前端和外装薄膜21的内表面21i之间的接触压力、以及隔膜210-6的曲部210-6a的前端和外装薄膜22的内表面22i之间的接触压力较大。因此，隔膜的曲部210-la及曲部210-6a的前端有可能进入在熔接工序和密封工序中软化的外装薄膜21及外装薄膜22的热熔接性树脂层内(参照图4的E部)。特别是包含在电极层叠体15内的隔膜是耐热性隔膜时，即使从成为高温的外装薄膜22的内表面22i接收热量，隔膜也不容易软化。由此，隔膜的曲部210-la及曲部210-6a的前端分别更容易进入外装薄膜21及外装薄膜22的热熔接性树脂层内。并且，当隔膜的曲部210-la及曲部210-6a的前端分别到达外装薄膜21及外装薄膜22的金属层时，有可能失去外装薄膜内部的金属层的绝缘性。此外，由此，锂离子二次电池也有可能无法发挥所希望的性能。需要说明的是，通过采用具有更大容积的外装薄膜，可以抑制比较例涉及的锂离子二次电池的上述接触压力。但是，由于这种情况导致电池的大型化，所以不是优选的。
[0074]本实施方式的锂离子二次电池I与上述比较例涉及的锂离子二次电池不同，抑制了耐热性隔膜进入在熔接工序和密封工序中软化的外装薄膜21及外装薄膜22的热熔接性树脂层内。因此，可以抑制电池的大型化，并且可以降低不能发挥电池所希望的性能的可能性。
[0075](4)变形例
[0076](4-1)变形例 I
[0077]如图5所示，在上述本实施方式的锂离子二次电池I中，与外装薄膜21的内表面21i接触的第一隔膜110-1的端部优选与内表面21i面接触。同样，与外装薄膜22的内表面22i接触的其他第一隔膜110-6的端部优选与内表面22i面接触。由此，可以使第一隔膜110-1的曲部IlO-1a的前端和外装薄膜21的内表面21i之间的接触压力、以及第一隔膜110-6的曲部110-6a的前端和外装薄膜22的内表面22i之间的接触压力进一步变小。并且，可以进一步抑制第一隔膜的曲部IlO-1a及曲部110-6a的前端进入软化的外装薄膜21及外装薄膜22的热熔接性树脂层内。
[0078]需要说明的是，为了使第一隔膜110-1及隔膜110-6的端部与外装薄膜21及外装薄膜22的内表面21i及内表面22i进行面接触，只要适当调整第一隔膜110-1及第一隔膜110-6的端部的突出量即可。
[0079](4_2)变形例 2
[0080]通过图3和图5所示的例子，说明了在电极层叠体中层叠的多个隔膜中位于距层叠方向的中心最远的位置的隔膜(图3的第一隔膜110-1及隔膜110-6)的端部，与外装薄膜21及外装薄膜22的内表面接触的情况。但是，本实施方式的锂离子二次电池并不限于这些例子。图6示出具有与在上述本实施方式中参照的图3不同的隔膜结构的电极层叠体10’。在图6所示的电极层叠体10’中，位于距层叠方向的中心最远的位置的隔膜110’-1及隔膜110’-6的端部，分别与外装薄膜21及外装薄膜22的内表面21i及内表面22i不接触。图6的端部的突出量大的隔膜110’_2及隔膜110’-5分别是第一隔膜的一例。并且，端部的突出量小的隔膜110’-3及隔膜110’-4分别是第二隔膜的一例。
[0081]第一隔膜110’_2的端部与外装薄膜21的内表面21i接触。由此，形成有曲部110’-2a，该曲部110’-2a与第二隔膜110’-3外表面的虚拟延长面(图6中用VP示出)相比朝向内侧弯曲。在此，第二隔膜110’-3配置在最接近电极层叠体10’中所包含的多个隔膜中第一隔膜110’-2的位置上。但是，由于其端部的突出量小，所以第二隔膜110’-3的端部不会与第一隔膜110’-2的曲部110’-2a产生干扰。
[0082]同样，第一隔膜110’_5的端部与外装薄膜22的内表面22i接触。由此，形成曲部110’-5a，该曲部110’-5a与第二隔膜110’-4外表面的虚拟延长面(图6中用VP示出)相比朝向内侧弯曲。在此，第二隔膜110’_4配置在最接近电极层叠体10’中所包含的多个隔膜中第一隔膜110’_5的位置上。但是，由于其端部的突出量小，所以第二隔膜110’-4的端部不会与第一隔膜110’_5的曲部110’-5a产生干扰。
[0083]与上述实施方式的情况同样，在具有图6所示的结构的隔膜的熔接工序和密封工序中，也抑制了耐热性隔膜进入软化的外装薄膜21及外装薄膜22的热熔接性树脂层内。
[0084](4_3)变形例 3
[0085]在上述本实施方式及其变形例中，第一隔膜(图3中隔膜110-1及隔膜110-6)的端部与外装薄膜21及外装薄膜22的内表面21i及内表面22i接触。但是，第一隔膜的端部也可以不与外装薄膜的内表面接触。例如，第一隔膜的端部也可以与位于紧邻第一隔膜的外侧的隔膜的内表面接触。图7示出这种情况的例子。图7是表示实施方式涉及的锂离子二次电池的变形例3的与图3对应的截面的图。
[0086]在图7举例说明的锂离子二次电池的电极层叠体中，从最外侧的隔膜起依次层叠有隔膜310-1、310-2、310-3、...。隔膜310-1及隔膜310-2的端部的突出量大，隔膜310-3的端部的突出量小。此时，隔膜310-1的端部与外装薄膜21的内表面21i接触。并且，隔膜310-2的端部与隔膜310-1的内表面(更接近层叠方向的中心的面)接触。通过使隔膜310-1的端部及隔膜310-2的端部沿外装薄膜21的内表面21i的倾斜整体向内侧弯曲，形成曲部310-la及曲部310-2a。此时，作为第一隔膜的隔膜310-2的曲部310-2a与作为第二隔膜的隔膜310-3的外表面的虚拟延长面(用VP示出)相比，朝向内侧弯曲。在此，隔膜310-1是位于紧邻第一隔膜的外侧的隔膜的一例。
[0087]在图7所示的例子中，隔膜310-1被第一隔膜310-2和外装薄膜21的内表面21i夹持。但是，变形例3的电极层叠体构成为第一隔膜的曲部310-2a与其他隔膜的端部不产生干扰而向内侧自由弯曲。因此，抑制了隔膜310-1的曲部310-la的前端的针对外装薄膜21的内表面21 i的接触压力。
[0088]在降低上述接触压力的基础上，图7中优选隔膜310-1的端部与外装薄膜21的内表面21i面接触，并且第一隔膜310-2的端部与隔膜310-1的内表面面接触。
[0089]需要说明的是，在图7中，作为例子，示出两片形成曲部的端部的突出量大的隔膜。但是，本实施方式的变形例并不限于上述例子。也可以包含三片以上这种形成曲部的端部的突出量大的隔膜。
[0090]本发明的实施方式涉及的锂离子二次电池可以是以下的第一锂离子二次电池或第二锂离子二次电池。
[0091]上述第一锂离子二次电池的特征在于，包括:电极层叠体，具有隔着耐热性隔膜层叠有多个正极和多个负极的结构，隔膜的端部从正极及负极突出；以及外装体，由从层叠方向的两侧夹持所述电极层叠体并加以包围的外装薄膜形成，在所述电极层叠体的周围形成有利用所述外装薄膜密封所述电极层叠体的区域;在所述电极层叠体中层叠的多个隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第一隔膜的端部的突出量大，所述第二隔膜与所述第一隔膜相比位于内侧，并且与所述第一隔膜相比端部的突出量小，所述第一隔膜的端部形成有曲部，所述曲部与所述外装薄膜的内表面接触或与位于比第一隔膜更靠向外侧的位置的隔膜的内表面接触，由此，与所述第二隔膜的主面中所述第一隔膜侧的主面的虚拟延长面相比朝向内侧弯曲。
[0092]上述第二锂离子二次电池是在上述第一锂离子二次电池的基础上，其特征在于，所述曲部与所述外装薄膜的内表面或位于比第一隔膜更靠向外侧的位置的隔膜的内表面进行面接触。
[0093]出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。
【主权项】
1.一种锂离子二次电池，其中，包括: 电极层叠体，包括隔着多个耐热性隔膜层叠的多个正极及负极;和 由外装薄膜形成的外装体，所述外装薄膜以从其层叠方向的两侧夹持所述电极层叠体的方式进行包围； 所述外装体在包围所述电极层叠体的外装薄膜的所述电极层叠体的周围具有用于密封所述外装体的区域， 所述多个隔膜的端部从所述多个正极及负极突出， 所述多个隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第二隔膜配置在所述第一隔膜的内侧，并且其端部的突出量小于所述第一隔膜， 所述第一隔膜的端部具有曲部，该曲部与所述外装薄膜的内表面或位于所述第一隔膜的外侧的隔膜的内表面接触，并且与所述第二隔膜外表面的虚拟延长面相比朝向内侧弯曲。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中， 所述第一隔膜的端部与所述外装薄膜的内表面或位于所述第一隔膜的外侧的所述隔膜的内表面为面接触。
【文档编号】H01M10/0525GK106025155SQ201610125781
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】坂口真郎, 坂口真一郎, 木村爱佳, 水田政智
【申请人】汽车能源供应公司