专利名称：锂二次电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及锂二次电池及其制造方法，其兼顾耐短路性以及耐热性之类的安全性和高容量化，同时生产效率高。
背景技术：
在锂二次电池之类的化学电池中，在正极和负极之间配置有隔膜，其将两者电气绝缘的同时，起保持电解液的作用。在锂二次电池中，现在，作为隔膜，主要使用聚乙烯和聚丙烯这样的聚烯烃树脂所构成的材料，又，正极以及负极一般由集电体和其上所担载的活性物质层所构成。
不过，这样的聚烯烃树脂组成的隔膜被暴露在高温环境时易于收缩，有可能正极和负极物理接触而发生内部短路。特别是，正、负极的集电体彼此之间，更进一步地说是在正极集电体和负极活性物质层之间发生内部短路的话，短路部位的电阻小，因此更多的短路电流流过，引起电池的温度上升的可能性增高。
并且，近年来随着要求锂二次电池的高容量化，隔膜倾向于薄型化。因此，内部短路的问题变得更重大。
于是，包括上述问题在内，为了提高电池的安全性，直到现在，建议采用在正极或负极的集电体的露出部贴上绝缘带来防止正极集电体和负极集电体之间的短路的技术(参见特开2004-247064公报)。又，为了防止正极和负极之间的短路，建议采用在正极以及负极的至少一个极板上，形成陶瓷粒子和粘合剂组成的、离子透过性的耐热层的技术(参见特开平10-106530号公报)。
不过，在特开2004-247064号公报所公开的技术中，在通过只贴上绝缘性胶布来防止正极的集电体露出部与负极之间的短路时，其集电体的露出部必须由绝缘性胶布全部覆盖。不过，为了只使正极的集电体的露出部全部被覆盖，需要非常高的精度来贴上绝缘性胶布。因此，生产效率差。另一方面，从正极的集电体的露出部到正极活性物质层贴上了绝缘性胶布的情况下，正极活性物质层的被贴有绝缘带的部分不能有助于电池反应。因此电池的容量就降低。
在特开平10-106530号公报所公开的技术中，比如在负极上形成耐热层时，为了可靠地防止正极的集电体露出部和负极之间的短路，有必要在负极活性物质层和集电体的露出部之间的交界部亦可靠地形成耐热层。不过，在负极活性物质层和集电体的露出部之间存在高低台阶差异，因此为了在这些交界处可靠地形成耐热层，有必要降低耐热层形成用糊剂的涂布速度。因此生产效率降低了。
鉴于以上问题，本发明的目的在于提供兼顾耐短路性以及耐热性之类的安全性和高容量化，同时生产效率高的锂二次电池。
发明内容
本发明提供如下锂二次电池，其具有将正极和负极卷绕而成的电极组，正极包含正极集电体和其上所担载的正极活性物质层，负极包含负极集电体和其上所担载的负极活性物质，在正极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部上设有没有担载正极活性物质的正极集电体的露出部，在负极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部上设有没有担载负极活性物质层的负极集电体的露出部，在负极中，在负极集电体的露出部的至少一部分以及负极活性物质层的整个表面形成有包含填料和胶粘剂的耐热层，在负极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部与正极集电体的露出部相对置，正极在正极集电体的露出部，具有贴在与负极活性物质层的端部相对置的部分的绝缘带。
从其他的观点看，本发明提供如下锂二次电池，其具有将正极、负极和配置在正极、负极之间的隔膜卷绕的电极组，正极包含正极集电体和其上所担载的正极活性物质层，负极包含负极集电体和其上所担载的负极活性物质层，在正极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部上设有没有担载正极活性物质层的正极集电体的露出部，在负极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部上设有不担载负极活性物质层的负极集电体的露出部，在负极中，包含填料和胶粘剂的耐热层被形成在负极集电体的露出部的至少一部分以及负极活性物质层的整个表面，在负极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部与正极集电体的露出部相对置，正极在正极集电体的露出部，具有贴在与负极活性物质层的端部相对置的部分的绝缘带。
在本发明的最佳实施方式中，绝缘带只被贴在正极集电体的露出部。
又，本发明涉及锂二次电池的制造方法，该锂二次电池具有将正极和负极卷绕而成的电极组，正极包含正极集电体和所述正极集电体上所担载的正极活性物质层，负极包含负极集电体和所述负极集电体上所担载的负极活性物质层。该制造方法具有以下工序(A)制作正极的工序，该正极在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部的正极设有所述正极集电体的露出部。
(B)制作负极的工序，该负极在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部的负极设有所述负极集电体的露出部。
(C)将填料、胶粘剂和分散剂混合，调制耐热层形成用糊剂的工序。
(D)在所述负极集电体的露出部的至少一部分以及所述负极活性物质层的整个表面上涂布所述耐热层形成用糊剂并使其干燥，形成耐热层的工序。
(E)在所述正极集电体的露出部，在与所述负极活性物质层的端部相对置的部分贴上绝缘带的工序。以及(F)将贴有所述绝缘带的正极以及形成有所述耐热层的负极卷绕而得到电极组的工序。
又，本发明涉及锂二次电池的制造方法，该锂二次电池具有将正极、负极、配置在正极和负极之间的隔膜卷绕的电极组，正极包含正极集电体和所述正极集电体上所担载的正极活性物质层，负极包含负极集电体和所述负极集电体上所担载的负极活性物质层。该制造方法具有以下工序(a)制作正极的工序，该正极在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部的正极设有所述正极集电体的露出部。
(b)制作负极的工序，该负极在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部的负极设有所述负极集电体的露出部。
(c)将填料、胶粘剂和分散剂混合，调制耐热层形成用糊剂的工序。
(d)在所述负极集电体的露出部的至少一部分以及包含所述负极活性物质层的端部的所述负极活性物质层的表面的至少一部分涂布所述耐热层形成用糊剂并使其干燥，形成耐热层的工序。
(e)在所述正极集电体的露出部，在与所述负极活性物质层的端部相对置的部分贴上绝缘带的工序。以及(f)将贴有所述绝缘带的正极以及形成有所述耐热层的负极隔着隔膜卷绕而得到电极组的工序。在本发明中，耐热层最好形成在负极活性物质层的整个表面。
图1概略地显示的是在本发明的一个实施方式的锂二次电池所包含的电极组的中心部的剖面图。
图2概略地显示的是本发明的一个实施方式的锂二次电池所包含的电极组的外周侧的剖面图。
图3概略地显示的是在本发明的一个实施方式的锂二次电池所包含的电极组的外周侧的剖面图。
图4概略地显示的是在实施例1中制作的电极组的正极活性物质层的卷绕结束侧以及负极活性物质层的卷绕结束侧的端部的剖面图。
图5概略地显示的是在对比例1中制作的电极组的正极活性物质层的卷绕结束侧以及负极活性物质层的卷绕结束侧的端部附近的各构成要素的配置的剖面图。
图6概略地显示的是在对比例2中制作的电极组的正极活性物质层的卷绕结束侧以及负极活性物质层的卷绕结束侧的端部附近的各构成要素的配置的剖面图。
图7概略地显示的是在对比例3中制作的电极组的正极活性物质层的卷绕结束侧以及负极活性物质层的卷绕结束侧的端部附近的各构成要素的配置的剖面图。
图8概略地显示的是在对比例4中制作的电极组的正极活性物质层的卷绕结束侧以及负极活性物质层的卷绕结束侧的端部附近的各构成要素的配置的剖面图。
具体实施例方式
下面参照附图来说明本发明。
实施方式1本发明的锂二次电池具有发电要素以及收容发电要素用的电池壳。发电要素包含电极组以及电解液。在图1和图2中所示的是本发明的锂二次电池所采用的电极组的一个例子。而且，图1所示的是电极组的中心侧，图2所示的是电极组的外周侧。
图1以及图2所示的电极组包含正极11、负极12以及配置在正极11和负极12之间的隔膜13。在所述电极组中，正极11、负极12以及隔膜13被卷绕成涡漩状。
正极11包含正极集电体14以及在其两个面上所担载的正极活性物质层15。负极12包含负极集电体16以及在其两个面上所担载的负极活性物质层17。
如图1所示，在正极11的卷绕开始侧的端部上设有正极集电体的露出部14a。在负极12的卷绕开始侧的端部上设有负极集电体的露出部16a。如图2所示，在正极11的卷绕结束侧的端部上设有正极集电体的露出部14c。在负极12的卷绕结束侧的端部上设有负极集电体的露出部16c。并且，如图1所示，正极引线18(リ一ド)被接合在正极集电体的露出部14a的卷绕开始侧14b的端部。又，如图2所示，负极引线19被接合在负极集电体的露出部16c的卷绕结束侧的端部16d。正极引线18以及负极引线19分别在电极组的轴向延伸。正极石墨18在电极组的上方延伸，负极石墨19在电极组的下方延伸。
在锂二次电池中，一般地，为了使负极活性物质层比正极活性物质层长，在电极组的中心侧以及外周侧的两处，与负极活性物质层的端部相对置的正极的部分通常为正极集电体的露出部。
在负极12的卷绕开始侧，负极集电体16的两个面上所担载的负极活性物质层17从负极集电体16上的相同位置开始形成。而在图1的正极11的卷绕开始侧，在正极的隔着隔膜不与负极相对置的部分不设有正极活性物质层。
在图1的电极组中，在负极集电体的露出部16a的朝向内周侧的面以及朝向外周侧的面的各面的至少一部分，设有多孔材质的耐热层20。并且，在集电体的朝向内周侧的面上所担载的负极活性物质层17的包含端部17a的表面以及在集电体的朝向外周侧的面上所担载的活性物质层的包含端部17b的表面上也形成有耐热层20。
在负极12上形成耐热层20时，比如，包含构成耐热层20的成分的糊剂被涂布在负极12上。这时，在为了提高生产效率而加快了该糊剂的涂布速度的情况下，会出现如下情况比如，因为在负极活性物质层17的端部17a与负极集电体的露出部16a之间的交界处存在高低台阶差异，因此该糊剂不能涂布到集电体的露出部16a的端部17a附近部分(即负极活性物质层的端部和负极集电体的露出部之间的交界部)。因此，如图1所示，比如，在集电体的露出部16a的负极活性物质层17的端部17a附近的部分，不能形成耐热层20。于是，在本发明中，在正极集电体的露出部，并在与负极活性物质层的端部相对置的部分，还贴有绝缘带。
在图1以及图2所示的电极组中，正极、负极和插入两电极间的隔膜以正极为内侧被卷绕成涡漩状。比如，在该电极组的中心侧，如图1所示，负极活性物质层17的开始卷绕侧的端部由正极集电体的露出部夹着。在负与极活性物质层的内周侧的端部17a相对置的正极集电体的露出部14a的部分贴有绝缘带21a。同样，在与负极活性物质层的外周侧端部17b相对置的正极集电体的露出部14a的部分贴有绝缘带21b。
在电极组的最外周部，如图2所示，在正极的卷绕结束侧的端部上，设有正极集电体的露出部14c。正极集电体的露出部14c由位于其内周侧的负极活性物质层的端部17c以及位于其外周侧的负极活性物质层的端部17d夹着。在正极集电体的露出部14c上，在与负极活性物质层的端部17c相对置的部分贴有绝缘带21c。同样，在正极集电体的露出部14c上，在与负极活性物质层的端部17d相对置的部分贴有绝缘带21d。
而且，在负极12的卷绕结束侧也同样在负极集电体的露出部16c的朝向外周侧的面的至少一部分以及负极活性物质层17的包含端部17c的表面上设有耐热层20。又，在负极集电体的露出部16a的朝向内周侧的面的至少一部分以及负极活性物质层17的包含端部17d的表面上也形成有耐热层20。在此，如图2所示，在电极组的外周侧，隔着隔膜，与正极不相对置的负极部分没有形成有负极活性物质层。
如上所述，在本发明中，将耐热层20设在负极12上，同时在正极集电体的各露出部的与负极活性物质层相对置的部分贴有绝缘带21。因此，与现有的方式不同，没有必要大面积贴上绝缘带直到覆盖正极活性物质层的程度，也没有必要完全覆盖正极集电体的露出部。因此，通过本发明，可以提供仍然生产效率高的、有效防止正极和负极之间的短路的并且提高了电池耐热性的锂二次电池。
而且，因为没有必要大面积贴上绝缘带直到覆盖正极活性物质层的程度，活性物质层的厚度不会变厚。由此，可以减小由活性物质层的端部产生的高低台阶差异，可以制作高圆度的电极组。因此可以减小电极组的应力。
在本实施方式中，在正极和负极之间配置有隔膜。因此，如果将耐热层设在负极活性物质层的表面的包含端部至少一部分以及负极集电体的露出部的至少一部分的话，比如，就可能充分防止正极集电体和负极活性物质层的短路。当然，也可以将耐热层设在负极活性物质层的整个表面。由此，可以进一步提高耐短路性。
又，在不影响生产效率的范围内，最好在正极集电体的露出部的较宽的区域贴上绝缘带。并且，最好将绝缘带的粘接面与正极集电体的露出部相接那样地贴上去，也就是将绝缘带只贴在正极集电体的露出部。由此，正极的电极反应被绝缘带阻碍，可以防止电池容量的降低。
在图1以及图2的电极组中，在正极以及负极的卷绕开始侧和卷绕结束侧这二者的端部设有集电体的露出部。在正极中，集电体的露出部也可以形成在正极的卷绕开始侧或卷绕结束侧的任一侧的端部，同样，在负极中，集电体的露出部也可以形成在负极的卷绕开始侧或卷绕结束侧的任一侧的端部，这样，在正极以及负极，在只在一侧的端部设有集电体的露出部的情况下，将绝缘带贴在正极集电体的露出部与负极活性物质层相对置的部分，同时通过将耐热层在负极集电体的露出部以及负极活性物质层的表面，可以获得与上述一样的效果。
绝缘带在锂二次电池内最好在化学和电气化学方面是稳定的。比如，绝缘带可以采用包含基材和涂布在基材上的胶粘剂的材料，绝缘带所采用的基材的材质可以列举出诸如聚丙烯、对聚苯硫、二酰亚胺树脂等。胶粘剂可以采用包含丙烯酸类橡胶、丁基橡胶的胶粘剂。
特别是，最好采用诸如二酰亚胺树脂具有耐热性的材料所组成的基材。由此，不仅可以防止正极和负极之间的短路，即使发生短路的情况下，也可以防止短路部位的扩大。
在负极所设有的多孔性的耐热层包含填料和胶粘剂。填料可以采用诸如无机氧化物、树脂粒子等。其中，为了在耐热性以及电气化学的稳定性方面优越，也最好采用无机氧化物作为填料。无机氧化物可以采用诸如氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化镁等。在这些中，为了适合于制成涂料，氧化铝特别好。还有，这些填料既可以单独使用，也可以两种以上混合使用。耐热层的孔隙率最好是30％～70％。
而且，耐热层所含有的胶粘剂最好采用高耐热性的树脂。这样的树脂可以列举出如包含丙烯腈单元的树脂。
又，耐热层既可以由1层所构成，也可以由包含不同的填料的2个以上的层构成。
如上所述，正极包含正极集电体和其上所担载的正极活性物质层。正极活性物质层包含正极活性物质、胶粘剂以及导电剂。正极集电体、正极活性物质、胶粘剂以及导电剂可以采用在该领域一般所采用的物品。正极活性物质可以采用诸如钴酸锂及其改性体、镍酸锂及其改性体、锰酸锂及其改性体这样的含有锂的复合氧化物。这些既可以单独使用，也可以组合两种以上使用。
胶粘剂可以采用诸如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯以及这些的改性体等。这些既可以单独使用，也可以组合2种以上使用。
导电剂可以采用诸如乙炔炭黑、副产品炭黑(ケツチエンブラツク)、各种石墨类等。这些既可以单独使用，也可以组合2种以上使用。
正极集电体可以采用诸如不锈钢、铝、钛等组成的箔片。正极集电体的厚度虽不特别地限定，最好为1～500μm。
负极包含负极集电体和其上所担载的负极活性物质层。负极活性物质层包含负极活性物质、胶粘剂以及与必要相应的导电剂。负极集电体以及负极活性物质可以采用在该领域一般所采用的材料。负极活性物质可以采用诸如各种天然石墨以及人造石墨这样的炭素材料、合金、锂金属、锡化合物、硅化物、氮化物等。还有，胶粘剂以及导电剂可以采用与正极所采用的同样的胶粘剂以及导电剂。
负极集电体可以采用诸如不锈钢、镍、铜等组成的金属箔。正极集电体的厚度虽不特别地限定，最好为1～500μm。
隔膜可以采用在该领域一般所采用的材料。可以采用诸如聚丙烯树脂、聚乙烯树脂之类的聚烯烃树脂组成的微孔高分子膜作为隔膜。
电解液包含溶剂和溶解在该溶剂里的溶质。溶剂可以采用诸如碳酸乙烯脂、碳酸二甲酯、碳酸二乙脂、碳酸甲乙脂。这些既可以单独使用，也可以组合两种以上使用。溶质可以采用诸如LiPF6以及LiPF4等各种锂化合物。
实施方式2在图3所示的是本发明另外的实施方式的锂二次电池所包含的电极组的外周变边。在图3中，对与图1以及图2相同的构成要素付与了相同的编号，省略其说明。
在图3的电极组中，虽然在正极11和负极12之间未配置隔膜，但在负极的两侧的面上形成有耐热层。还有，如图3所示，在将耐热层形成用糊剂以所定的速度以上的速度涂布的情况，比如，在负极集电体的负极活性物质层的端部17c的附近部分以及端部17d的附近部分不形成耐热层。又，在正极集电体的露出部14c，与实施方式1同样，在与负极活性物质层17的端部17c相对置的部分贴有绝缘带21c。在正极集电体的露出部14c，在与负极活性物质层的端部17d相对置的部分贴有绝缘带21d。
还有，虽在图中未示出，在图3的电极组的中心侧也在正极以及负极上设有集电体的露出部。在负极集电体的露出部，在负极活性物质层的端部的附近以外的部分设有耐热层。在电极组的中心侧的集电体的露出部，也在负极活性物质的端部相对的部分设有绝缘带。
这样，即使不采用隔膜，通过负极的几乎整体上设有耐热层，同时在正极集电体的露出部，在与负极活性物质层的端部相对置的部分贴上绝缘带，与上述实施方式1一样，也可以获得不降低生产效率的、提高电池的安全性的锂二次电池。
并且，在本实施方式中，因为耐热层兼做隔膜，没有必要在正极与负极之间配置隔膜。因此，在电极组内，可以比现有的收容更多的正极活性物质以及负极活性物质。因此，可以使锂二次电池更高容量化。
又，与实施方式1相同，在不影响生产效率的范围内，优选在正极集电体的露出部的宽的区域贴有绝缘带，更好地，只在正极集电体的露出部贴有绝缘带。
还有，也在本实施方式的情况下，在正极，集电体的露出部也可以被形成在正极的卷绕开始侧或卷绕结束侧的任一侧的端部。在负极，集电体的露出部也可以被形成在负极的卷绕开始侧或卷绕结束侧的任一侧的端部。在该情况下，如上所述，通过在正极上设有绝缘带，在负极上设有耐热层，可以获得本发明的效果。
实施方式3下面说明本发明的锂二次电池的制作方法。
制作方法1本发明的锂二次电池可以通过具有以下工序的制造方法制作
(A)制作正极的工序，所述正极包含正极集电体和其上所担载的正极活性物质，在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部设有所述正极集电体的露出部。
(B)制作负极的工序，所述负极包含负极集电体和其上所担载的负极活性物质，在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部设有所述负极集电体的露出部。
(C)将填料、胶粘剂和分散剂混合，调制耐热层形成用糊剂的工序。
(D)在将集电体的露出部设在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部的负极集电体的露出部上，以所定的速度涂布耐热层形成用糊剂并使其干燥，形成包含填料以及胶粘剂的耐热层工序。
(E)卷绕正极和负极之时，在所述正极集电体的露出部，在与所述负极活性物质层的端部相对置的部分贴上绝缘带的工序。以及(F)将含有耐热层的负极和含有绝缘带的正极卷绕而得到电极组的工序。
在所述工序(A)以及(B)，正极以及负极可以通过在该领域一般所采用的方法制作。
在所述工序(C)，分散剂有可能将填料以及胶粘剂均匀地分散，最好是相对于填料、胶粘剂、涂布的极板成分具有非活性。又，分散剂最好在填料、胶粘剂以及负极的构成成分不发生变质的温度下蒸发。这样的分散剂最理想的是有机溶剂，可以采用诸如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、甲乙酮、甲苯等。还有，填料以及胶粘剂可以采用上述材料。
将填料以及胶粘剂分散到分散剂中用的装置可以采用各种分散装置。可以采用诸如密炼机、双臂型混合机、亨舍尔混合机以及桨叶式混合机等。
在所述工序(D)，耐热层形成用糊剂可以通过各种涂布方法涂布到负极上。可以采用诸如狭缝模具式涂布(ダイコ一ト)方式、凹辊涂布方式、刮刀式涂方式等。
糊剂的涂布速度最好是10～50m/分。这是因为可以仍然确保涂布工序的精度，又能提高生产效率的缘故。
又，糊剂的干燥最好在填料、胶粘剂以及负极的构成成分不发生变质的温度下如在80℃～140℃的范围内进行。还有，糊剂的干燥为了不必要加热到高温，也可以在减压环境下进行。
在所述工序(E)，绝缘带就如以下所述可以贴付在正极集电体的露出部。一边将卷绕成卷状的正极抽出，一边通过传感器探测正极活性物质和正极集电体的露出部之间的交界。接着，卷绕了正极和负极之时，在正极集电体的露出部，将绝缘带贴成至少将与负极活性物质层的端部与负极集电体的露出部之间的交界部相对置的部分覆盖。绝缘带采用诸如吸嘴，一边吸住没有涂布绝缘带胶粘剂的绝缘带的一侧，一边可以把绝缘带贴在正极集电体的露出部。
接着，将贴有绝缘带的正极以及形成有耐热层的负极切断为适当的长度，将该正极和负极卷绕成使耐热层与正极相对置，绝缘带与负极活性物质层的端部相对置，就能制作成电极组。
制作方法2又，在电极组中，在正极和负极隔着隔膜被卷绕的情况下，没有必要将耐热层设在负极活性物质层的整个表面上，将耐热层设在至少包含负极活性物质层的端部的一部分的表面即可。这样包含电极组的锂二次电池可以通过具有以下工序的制造方法制作(a)制作正极的工序，该正极是包含正极集电体和其上所担载的正极活性物质层，在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部设有所述正极集电体的露出部。
(b)制作负极的工序，该负极是包含负极集电体和其上所担载的负极活性物质层，在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部设有所述负极集电体的露出部。
(c)将填料、胶粘剂和分散剂混合，调制耐热层形成用糊剂的工序。
(d)在所述负极集电体的露出部的至少一部分以及包含所述负极活性物质层的端部的所述负极活性物质层表面的至少一部分上，以所定的速度涂布所述耐热层形成用糊剂并使其干燥，形成包含填料以及胶粘剂的耐热层的工序。
(e)将所述正极和负极卷绕之时，在所述正极集电体的露出部，与所述负极活性物质层的端部相对置的部分贴上绝缘带的工序。以及(f)将贴有所述绝缘带的正极和形成有所述耐热层的负极隔着隔膜卷绕而得到电极组的工序。
还有，在所述工序(d)，为了进一步防止短路，同时提高负极的耐热性，也可以将耐热层形成在负极活性物质的整个表面。
本制作方法2和制作方法1有以下不同在负极活性物质层表面所形成的耐热层至少包含负极活性物质层的端部的一部分，以及隔着隔膜将正极和负极卷绕(工序(d)和工序(f))，除了工序(d)和工序(f)之外的其他工序与制作方法1相同。
耐热层形成用糊剂以及绝缘带可以采用与制作方法1相同的材料。又，糊剂的涂布速度与制作方法1相同。
如上所述，通过制作方法1以及2，无论在正极和负极之间不配置隔膜的情况下，还是在配置隔膜的情况下，都可高效率地制作高安全性的锂二次电池。
下面基于实施例说明本发明。
例1电池1制作了具有如图4所示的电极组的锂二次电池。在图4中所示的是制作成的电极组所包含的正极以及负极的卷绕结束侧的各构成要素的配置。还有，图4的电极组在电极组所包含的负极活性物质层的整个表面上设有耐热层这点上与在图1以及图2所示的电极组不同。
正极的制作以双臂型混合机将钴酸锂3kg、偏氟乙烯的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称为NMP)溶液(吴羽化学工业(株)制的#1320(固体含量12％)1kg和乙炔炭黑90g、适量的NMP混合，调制出正极活性物质层用的糊剂。将该糊剂间歇地涂布在15μm厚的铝制正极集电体的两个面并使其干燥，并压延为总厚度呈160μm，得到正极板。之后，将所得到的正极板切断为可插入18650型的圆筒型电池壳的宽度，得到正极。
绝缘带的贴付接着，将绝缘带贴在正极集电体的露出部，就如图4所示，在正极的卷绕结束侧，在正极集电体的露出部14c，将绝缘带21c贴在与负极活性物质层的端部17c(未图示)相对置的部分。又，在正极集电体的露出部14c上，将绝缘带21d贴在与负极活性物质层的端部17d相对置的部分。同样，在正极的卷绕开始侧，也将绝缘带贴付在正极集电体的露出部。
绝缘带采用将丙烯酸类橡胶胶粘剂涂布在厚度为30μm的聚丙烯薄膜上的材料。
负极的制作以双臂型混合机将人造石墨3kg、苯乙烯—丁二烯共聚橡胶粒子胶粘剂(日本ゼオン(株)制的BM-4-B(固体含量40％))75g、羧甲基纤维素(CMC)30g和适量的水混合，调制出负极活性物质层用的糊剂。将该糊剂间歇地涂布在10μm厚的铜制负极集电体的两个面并使其干燥，压延为总厚度呈180μm。得到负极板。
耐热层的制作以双臂型混合机将中值粒径为0.3um的氧化铝970g、聚丙烯腈改性橡胶胶粘剂(日本ゼオン(株)制的BM-720H(固体含量8％)375g和适量的NMP混合，调制出绝缘层形成用的糊剂。通过凹辊式涂布方式将该糊剂以6μm的厚度涂布，在减压下120℃干燥10小时，形成耐热层。涂布速度为20m/分。这时，如图4所示，在负极集电体的露出部，在负极活性物质层的附近部分没有形成耐热层，耐热层的孔隙率为50％。
电池的组装使按以上所述所得到的正极和负极借助于厚度10μm的聚乙烯制的隔膜卷绕，将这些在卷绕结束侧的规定位置切断，得到电极组。
接着，将所获得的电极组插入电池壳，在该电池壳内注入5.5g的电解液，以封口板将电解槽的开口部封闭，制作成18650型的圆筒型锂二次电池。所得到的电池为电池1。电解液采用了使LiPF6溶解在碳酸乙烯脂、碳酸二甲脂、碳酸甲乙酯以体积比2∶2∶4混合的混合溶剂里溶解为1mol/L、并且进一步，使碳酸亚乙烯酯溶解为3体积％的电解液。
电池2制作了具有如图3所示的电极组的锂二次电池。
与电池1的情况相同，在负极上形成了耐热层。这时，在负极集电体的露出部，在负极活性物质层的端部附近，没有形成耐热层。又，与电池1的情况相同，在正极剂电体的各露出部，在与负剂活性物质层的端部相对置的部分贴上了绝缘带。不采用隔膜将这样所得到的正剂以及负极卷绕以使与电池1所包含的电极组的直径相同，得到电极组。采用所得到的电极组，与电池1的制作方法相同，制作了电池2。
对比电池1将本对比电池1所采用的电极组所包含的正极以及负极的卷绕结束侧的各构成要素的配置在图5显示。正极以及负极的卷绕开始侧的各构成要素的配置也基本与图5相同。还有，在分别显示在以下的对比电池所采用的电极组的图6～图8中，也概略地显示有正极以及负极的卷绕结束侧的各构成要素的配置。
如图5所示，在正极的卷绕结束侧，在正极集电体的露出部14c，在与负极活性物质层17的端部17c(未图示)以及17d相对置的部分，分别贴上了绝缘带21c以及21d。在此，绝缘带21c以及21d以它们的端部分别与正极活性物质层15的端部15c以及15d相接的状态贴在正极上。同样，在正极的卷绕开始侧也和所述相同，在正极集电体的露出部贴上了绝缘带。
在负极上没有形成耐热层，又，将隔膜13的厚度变更为16μm。除了这些之外与电池1的制作方法相同，制作了对比电池1。
对比电池2如图6所示，在正极的卷绕结束侧，在正极集电体的露出部14c上，贴上绝缘带21c以覆盖正极活性物质层的表面的一部分，该正极活性物质层包含与负极活性物质层17的端部17c(未图示)相对置的部分以及包含端部15c的正极活性物质层表面的一部分。同样地，在正极集电体的露出部14c上，贴上绝缘带21d以覆盖正极活性物质层的表面的一部分，该正极活性物质层包含与负极活性物质层17的端部17d相对的部分以及包含端部15d正极活性物质层表面的一部分。在正极的卷绕开始侧，也与所述相同，在正极上贴上了绝缘带。
在负极上没有形成耐热层，又，将隔膜13的厚度变更为16μm。除了这些之外与电池1的制作方法相同，制作了对比电池2。
对比电池3如图7所示，在正极的卷绕结束侧，在正极集电体的露出部14c，朝向电极组的内周侧的面的，从距离正极活性物质层的端部15c 2mm的位置开始到规定的位置，贴上了绝缘带21c。同样地，在正极集电体的露出部14c，朝向电极组的外周侧的面的、从距离正极合剂层的端部15d 2mm的位置开始到规定的位置，贴上了绝缘带21d。在正极的卷绕开始侧，与所述相同，在正极集电体的露出部上贴上了绝缘带。
在负极上没有形成耐热层，又，将隔膜13的厚度变更为16μm。
除了这些之外与电池1的制作方法相同，制作1了对比电池3。还有，在对比电池3所包含的电极组中，被贴有绝缘带的正极集电体的露出部的部分包含与负极活性物质层的端部相对置的部分。
对比电池4与电池1的情况相同，在负极上形成了耐热层。这时，如图8所示，在负极的卷绕结束侧的负极集电体的露出部16c，在负极活性物质层的端部17c的附近部分(未图示)以及负极活性物质的端部17d的附近部分没有形成耐热层20。这点在负极的卷绕开始侧也一样。
在正极集电体的露出部没有贴上绝缘带。
除了这些之外与电池1的制作方法相同，制作了对比电池4。
还有在电池1～2以及对比电池1～4中，使电极组的横截面的直径相同。
评价通过以下所示的方法评价这些电池1～2以及对比电池1～4。
循环试验给电池1～2以及对比电池1～4提供循环试验，该试验是每种电池各取1000个、在20℃、在以下条件下使进行的充放电进行500次循环的试验。直到500次循环，评价发生绝缘不良的电池的发生频率。表1显示其结果。
(1)恒流充电1400mA(终止电压4.2V)(2)恒压充电4.2V(终止电流100mA)(3)恒流放电2000mA(终止电压3V)充放电试验给电池1～2以及对比电池1～4提供在20℃、在以下条件下的充放电试验，求出放电容量。表1显示其结果。
(1)恒流充电1400mA(终止电压4.2V)(2)恒压充电4.2V(终止电流100mA)(3)恒流放电2000mA(终止电压3V)生产效率针对电池1～2以及电池1～4，制作了正极以及具有耐热层的负极之后，在1个小时内，检查了可以在正极集电体的露出部贴上绝缘带而制作的电池的数量。表1显示其结果。
在循环试验中，在对比电池3以及4中，发现了绝缘不良的电池。拆开这些电池，观察内部。其结果是，在对比电池3中，在正极集电体的露出部，因为从距离正极活性物质层的端部的位置贴有绝缘带，在正极集电体的露出部和负极之间发生了内部短路，该正极集电体的露出部在正极活性物质层的端部与绝缘带的端部之间。在对比电池4中，没有形成耐热层，负极活性物质层的端部和负极集电体的露出部的交界部和正极之间发生了内部短路。另一方面，电池1～2以及对比电池1～2没有发现绝缘不良。
特别是在对比电池2中放电容量大幅减少，认为这是在对比电池2中，贴付绝缘带得以覆盖正极活性物质的一部分，减少了可反应的正极活性物质的量的缘故。
在电池2中，耐热层也作为隔膜发挥功能的缘故，没有必要采用其他要素的隔膜。因为没有必要采用其他要素的隔膜，与在正极与负极之间配置隔膜的情况比较，在电池2中，正极和负极之间的间隔可以变窄。其结果，与采用隔膜的其他的电池比较，认为可以使占电极组的体积的有效物质的量变多，放电容量变大。
对比电池1的生产效率大幅降低。在对比电池1中，在正极集电体的整个表面而且以不覆盖正极活性物质层的状态贴上绝缘带。认为这样的绝缘带的贴法，非常高的精度是必要的，所以花时间。因此生产效率降低，还有，在其他的电池中，其生产效率显示了600个以上为高的数值。
权利要求
1.一种锂二次电池，其特征在于，具有将正极和负极卷绕而成的电极组，所述正极包含正极集电体和所述正极集电体上所担载的正极活性物质层，所述负极包含负极集电体和所述负极集电体上所担载的负极活性物质层，在所述正极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部上设有没有担载所述正极活性物质层的所述正极集电体的露出部，在所述负极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部上设有没有担载所述负极活性物质层的所述负极集电体的露出部，在所述负极中，包含填料和胶粘剂的耐热层被形成在所述负极集电体的露出部的至少一部分以及所述负极活性物质层的整个表面，所述负极活性物质层的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部与所述正极集电体的露出部相对置，所述正极在所述正极集电体的露出部，具有贴在与所述负极活性物质层的端部相对置的部分上的绝缘带。
2.如权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于所述绝缘带只被贴在所述正极集电体的露出部。
3.一种锂二次电池，其特征在于，其具有将正极、负极和配置在所述正极、所述负极之间的隔膜卷绕而成的电极组，所述正极包含正极集电体和所述正极集电体上所担载的正极活性物质层，所述负极包含负极集电体和所述负极集电体上所担载的负极活性物质层，在所述正极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部上设有没有所述担载正极活性物质层的所述正极集电体的露出部，在所述负极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部上设有没有担载所述负极活性物质层的所述负极集电体的露出部，在所述负极中，包含填料和胶粘剂的耐热层被形成在所述负极集电体的露出部的至少一部分以及包含所述负极活性物质层的端部的所述负极活性物质层的表面的至少一部分，所述负极活性物质层的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部与所述正极集电体的露出部相对置，所述正极在所述正极集电体的露出部，具有贴在所述负极活性物质层的端部相对置的部分上的绝缘带。
4.如权利要求3所述的锂二次电池，其特征在于所述绝缘带只被贴在所述正极集电体的露出部。
5.一种锂二次电池的制造方法，该锂二次电池具有使正极和负极卷绕而成的电极组，该正极包含正极集电体和所述正极集电体上所担载的正极活性物质层，该负极包含负极集电体和所述负极集电体上所担载的负极活性物质层，该制造方法具有以下工序(A)制作正极的工序，该正极在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部设有所述正极集电体的露出部；(B)制作负极的工序，该负极在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部设有所述负极集电体的露出部；(C)将填料、胶粘剂和分散剂混合，调制耐热层形成用糊剂的工序；(D)在所述负极集电体的露出部的至少一部分以及所述负极活性物质层的整个表面上涂布所述耐热层形成用糊剂并使其干燥，形成耐热层的工序；(E)在所述正极集电体的露出部，在与所述负极活性物质层的端部相对置的部分贴上绝缘带的工序；以及(F)将贴有所述绝缘带的正极以及形成有所述耐热层的负极卷绕而得到电极组的工序。
6.一种锂二次电池的制造方法，该锂二次电池具有将正极、负极和配置在正极和负极之间的隔膜卷绕而成的电极组，所述正极包含正极集电体和所述正极集电体上所担载的正极活性物质层，所述负极包含负极集电体和所述负极集电体上所担载的负极活性物质层，该制造方法具有以下工序(a)制作正极的工序，该正极在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部的正极设有所述正极集电体的露出部；(b)制作负极的工序，该负极在卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部的负极设有所述负极集电体的露出部；(c)将填料、胶粘剂和分散剂混合，调制耐热层形成用糊剂的工序；(d)在所述负极集电体的露出部的至少一部分以及所述负极活性物质层的表面的至少一部分涂布所述耐热层形成用糊剂并使其干燥，形成耐热层的工序；(e)在所述正极集电体的露出部，在与所述负极活性物质层的端部相对置的部分贴上绝缘带的工序；以及(f)将贴有所述绝缘带的正极以及形成有所述耐热层的负极隔着隔膜卷绕而得到电极组的工序。
7.如权利要求6所述的锂二次电池的制造方法，其特征在于，在所述工序(d)中，所述耐热层形成在所述负极活性物质层的整个表面。
全文摘要
一种锂二次电池具有将正极和负极卷绕而成的电极组，正极包含正极集电体和正极活性物质层，负极包含负极集电体和负极活性物质层，在正、负极的卷绕开始侧及卷绕结束侧的至少一侧的端部上分别设有没有担载正、负极活性物质的正、负极集电体的露出部，在负极上形成有包含填料和胶粘剂的耐热层，在负极的卷绕开始侧以及卷绕结束侧的至少一侧的端部与正极集电体的露出部相对置，正极在正极集电体的露出部，具有贴在与负极活性物质层的端部相对置的部分上的绝缘带。这样，通过在负极上设有耐热层，在正极集电体的露出部，在与负极活性物质层的端部相对置的部分贴上绝缘带，可高效率地提供高安全性的锂二次电池。
文档编号H01M10/40GK1801507SQ20061000481
公开日2006年7月12日 申请日期2006年1月11日 优先权日2005年1月12日
发明者藤川万乡, 长崎显, 桥本哲, 井上薰, 岛田干也 申请人:松下电器产业株式会社