专利名称：扁平形非水二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有高可靠性的扁平形非水二次电池。
背景技术：
一般被称为硬币形电池、纽扣形电池的扁平形的非水二次电池具有以下结构正极和负极隔着隔板而叠层成的电极体与非水电解液，收容于由外壳和封ロ壳形成的空间内。 作为上述那样的扁平形非水二次电池，已知以下构成在正极和负极中，在集电体的一面或两面上形成正极合剂层、负极合剂层，并且使集电体的一部分露出而不形成正极合剂层、负极合剂层，作为集电片来利用。这样的扁平形非水二次电池中，将上述集电片用于电极与兼作端子的外壳、封ロ壳的电连接。另ー方面，已知通过将具有上述那样的构成的正极以插入袋状成型的隔板内的状态与负极叠层来形成电极组的构成(例如，日本特表2004 — 509443号公报、日本特开2008 一 91100号公报)。该袋状隔板是通过在2块隔板之间配置表面具有粘接成分的聚酯树脂膜等绝缘性高分子膜，利用该粘接成分来将膜与隔板粘接(例如，日本特表2004 —509443号公报)，或将2块隔板彼此熔接(例如，日本特开2008 — 91100号公报)而形成的。
发明内容
可是，在以夹入正极的方式重叠2块隔板，将这些隔板的周缘部利用压制、热压进行接合来形成上述袋状隔板的情况下，隔板的内面与正极端部的角部(正极合剂层端部的角部)抵接。这样，有产生对隔板造成损伤，或正极合剂层的角部脱落等缺陷之虞。这样的缺陷有时会引起电池的内部短路、容量降低，成为损害电池的可靠性的原因。因此，对于具有上述那样的袋状隔板的扁平形非水二次电池，要求抑制上述那样的缺陷的发生。本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供具有高可靠性的扁平形非水二次电池。本发明的ー实施方式涉及的扁平形非水二次电池具备配置在由外壳和封ロ壳形成的空间内的电极组；该电极组具备交替地叠层的多个正极和多个负极，以及位于该正极与该负极之间且以夹入并覆盖该正极的方式配置的、由热塑性树脂制的微多孔膜构成的隔板；以夹入所述正极的方式配置的隔板具有接合部，所述接合部是如下形成的在夹入该正极的状态下，隔板彼此在周缘部的至少一部分相互熔接，从而形成所述接合部；以厚度方向的截面观察所述隔板和正极，该隔板的接合部中的该正极侧的内端与被该隔板夹入的该正极的外周面之间的最短距离A，与该正极的厚度B之比A/B为I以上。另外，在电池行业内，将直径比高度大的扁平形电池称为硬币形电池或纽扣形电池。然而，硬币形电池与纽扣形电池之间没有明确的差异，本发明的扁平形非水二次电池包含硬币形电池和纽扣形电池的任ー种。
根据本发明的ー实施方式，可以提供具有高可靠性的扁平形非水二次电池。
图I为示意性地示出本发明的ー实施方式涉及的扁平形非水二次电池的一例的纵截面图。图2为图I的局部放大截面图。图3为示意性地示出本发明的ー实施方式涉及的扁平形非水二次电池的正极的一例的平面图。图4为示意性地示出本发明的ー实施方式涉及的扁平形非水二次电池的隔板的一例的平面图。图5为示意性地示出图I和图2所示的扁平形非水二次电池的正极和配置于该正极两面的隔板的一部分的截面图。图6为示意性地示出扁平形非水二次电池的其它例的纵截面图。图7为图6的局部放大截面图。图8为示意性地示出图6和图7所示的扁平形非水二次电池的正极和配置于该正极两面的隔板的一部分的截面图。图9中(a)为显示将相对于正极大致平行地延伸的隔板定位于电极组的ー侧的情况的局部放大截面图，(b)为显示将相对于正极大致平行地延伸的隔板分别定位于电极组的不同侧的情况的局部放大截面图。
具体实施例方式图I和图2示意性地示出本发明的ー实施方式涉及的扁平形非水二次电池的一例。图I为以截面显示扁平形非水二次电池I (以下，也简称为电池)的电池壳(外壳2和封ロ壳3)和绝缘衬垫4的纵截面图。图2为将图I的一部分放大并且以截面显示电极组的图。如图I和图2所示，扁平形非水二次电池I如下构成在由外壳2、封ロ壳3和绝缘衬垫4形成的空间(密闭空间)内，收容由正极5和负极6以它们的平面大致平行(包含平行)于电池的扁平面(图I中上下的面)的方式叠层成的叠层型的电极组、以及非水电解液(未图示)。封ロ壳3以在其与该外壳2之间夹入绝缘衬垫4的状态被嵌合在外壳2的开ロ部。外壳2的开ロ端部以向电池内方变形的方式被弯曲。由此，绝缘衬垫4成为夹入封ロ壳3与外壳2之间的状态,因此该外壳2的开ロ部被封ロ，在电池内部形成密闭空间。外壳2和封ロ壳3由不锈钢等金属材料构成。绝缘衬垫4由尼龙等具有绝缘性的树脂构成。如图I和图2所示，正极5具备板状的集电体52、和在该集电体52的一面上或两面上形成的正极合剂层51。图3示意性地示出正极5的平面图。正极5具有主体部5a (正极主体部)、和俯视时从该主体部5a突出而宽度(图3中的上下方向的长度)比该主体部5a窄的集电片部5b (正极集电片部)。 如图2所示，正极5的主体部5a通过在集电体52的一面或两面上形成正极合剂层51来构成。另ー方面，正极5的集电片部5b中,集电体52的表面未形成正极合剂层51,该集电体52露出。
如图I和图2所示，负极6具备板状的集电体62、和在该集电体62的一面上或两面上形成的负极剂层61。关于负极6，也与正极5同样地具有主体部6a、和俯视时从该主体部6a突出而宽度比该主体部6a窄的集电片部6b。另外，在以下的说明中，将在集电体62的两面上形成有负极剂层61的负极表示为负极6A，并且将仅在集电体62的一面上形成有负极剂层61的负极表不为负极6B (參照图I)。负极6的主体部6a通过在集电体62的一面或两面上形成负极剂层61来构成。另一方面，负极6的集电片部6b中，在集电体62的表面未形成负极剂层61,该集电体62露出。如图I所示，本实施方式的扁平形非水二次电池I中，电极组的上下两端成为负极6B、6B。这些负极6B、6B以负极剂层61位于集电体62的电池内方侧的面的方式配置在电池内。而且，位于图I的上侧的负极6B的集电体62的露出面与封ロ壳3的内面熔接或接触，由此，该封ロ壳3与负极6B电连接。即，本实施方式的扁平形非水二次电池I中，封ロ 壳3兼作负极端子。如图I所示，负极6 (在集电体62的两面上形成有负极剂层61的负极6A和在集电体62的一面上形成有负极剂层61的负极6B)通过集电片部6b相互电连接。另外，各负极6的集电片部6b通过例如熔接而相互连接。如图I和图2所示，正极5中，集电片部5b相互电连接。而且，相互连接的集电片部5b与外壳2的内面熔接或接触，由此，该外壳2与正极5电连接。即，本实施方式的扁平形非水二次电池I中，外壳2兼作正极端子。另外，在位于电极组的最下部的负极6B与兼作正极端子的外壳2之间，为了将两者绝缘，配置由聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、聚酰亚胺等构成的绝缘密封件8。如图I和图2所示，正极5中，主体部5a和集电片部5b的一部分被由热塑性树脂制的微多孔膜构成的隔板7覆盖。图4示意性地示出隔板7的平面图。另外，在该图4中，在假设由被隔板7覆盖的正极5与负极6叠层而成的叠层型的电极组的情况下，将被隔板7覆盖的正极5用虚线表示，将配置于它们的下侧的负极6的集电片部6b用单点划线表示。此外，图4中，将用于抑制电极组的各构成要素的位置偏移的捆扎带9用双点划线表示。虽然未特别图示，但在本实施方式中，为了以夹入正极5的方式配置负极，在图4所示的状态下，在隔板7的上侧(图中跟前方向)也配置负极。隔板7与配置于正极5 (图中用虚线表示)的相反侧的其它隔板7在周缘部相互熔接。由此，通过2块隔板7而形成在内部能够收纳正极5的袋状部件。即，如图4所示，将正极5夹入其间的2块隔板7在各自的周缘部通过相互熔接而形成接合部7c (图4中附有格子状阴影的部分)。各隔板7具有覆盖正极5的主体部5a整面的主体部7a、和以覆盖正极5的集电片部5b中的与主体部5a的边界部分的方式从主体部7a突出的伸出部7b。主体部7a，为了在俯视时覆盖正极5的主体部5a，其面积比该主体部5a大。该主体部7a的周缘部的至少一部分构成上述的接合部7c。本实施方式中，如上所述，在该隔板7的主体部7a的周缘部设置有将配置于正极5两面的2块隔板7接合的接合部7c。然而，在隔板7的伸出部7b的周缘部(隔板7的伸出部7b的周缘部中，沿着从主体部7a突出的方向的部分)也可以设置接合部。
此外，本实施方式中，通过将2块隔板7中的主体部7a的周缘部彼此直接熔接来形成接合部7c。然而，也可以通过使由热塑性树脂构成的层介于2块隔板7之间，使用该层将2块隔板7进行熔接来形成接合部。然而，在后者的情况下，根据构成介于隔板7之间的层的热塑性树脂的种类和构成隔板7的热塑性树脂的种类的不同，有时接合部的强度变小。因此，介于隔板7之间的层优选由与构成隔板7的热塑性树脂同种的树脂来构成。这样，在将隔板7彼此直接熔接、或隔着由与构成隔板7的热塑性树脂同种的树脂构成的层来将隔板7彼此熔接的情况下，接合部的強度与隔板本身的强度大致同等。因此，例如，可以良好地抑制电池的使用时由于振动等而在隔板7彼此的接合部发生剥离，可以制成更高可靠性的电池。
这里，在将2块隔板7彼此直接熔接来形成接合部7c的情况下，例如，可以采用以下方法在I块隔板7上重叠正极5，进而在其上重叠其它隔板7后，将这些隔板7的周缘部熔接。此外，也可以采用以下方法在将2块隔板7重叠的状态下通过熔接周缘部来将隔板7彼此接合，然后，在这些隔板7之间插入正极5。另ー方面，在使由与隔板7的构成树脂同种的树脂构成的层介于2块隔板7彼此之间，将它们熔接来形成接合部7c的情况下，考虑以下的方法。例如，可以采用以下方法在I块隔板7上的成为接合部7c的位置配置作为上述层的膜，并且在隔板7的主体部7a上配置正极5，进而在其上重叠隔板7后，将这些隔板7的周缘部熔接。此外，可以采用以下方法在I块隔板7上的成为接合部7c的位置配置作为上述层的膜，并且将隔板7与膜预先熔接，然后，依次配置正极5和其它隔板7，将周缘部熔接。此外，也可以采用以下方法在2块隔板7之间配置作为上述层的膜，将该隔板7彼此熔接来形成接合部7c后，在这些隔板7之间插入正极5。隔板7的周缘部的熔接例如可以通过热压来进行。在该情况下，加热温度只要是比构成隔板7的热塑性树脂的熔点高的温度即可。例如，热压优选在比热塑性树脂的熔点高10°C 50°C的温度进行。此外，关于热压的时间，只要可以良好地形成接合部，就没有特别的限制，优选为I秒 10秒左右。本实施方式中，在隔板7的主体部7a的周缘部的一部分设置有接合部7c。然而，可以将隔板7的主体部7a的周缘部全部作为接合部7c。如本实施方式那样，仅在隔板7的主体部7a的周缘部的一部分设置接合部7c的情况下，如图4所示，可以在周缘部的一部分，不将隔板彼此熔接而作为非熔接部7d、7d残留。例如，在将2块隔板7熔接而制成袋状后在其中收容正极5的情况下、在I块隔板7上配置正极5并在该正极5上配置其它隔板7的状态下将隔板7的周缘部熔接而制成袋状的情况下，有时在由隔板7形成的袋状部件内残留空气。然而，在这样的情况下，也可以通过设置上述的非熔接部7d，从而在将外壳2与封ロ壳3敛缝时在正极5与负极6之间压迫隔板7，上述残留空气通过非熔接部7d、7d而向隔板7外良好地被排出。因此，可以防止由隔板内的残留空气引起的问题(例如，发电时的反应变得不均匀而容量降低等问题)的发生。如上所述，在隔板7的周缘部设置非熔接部7d的情况下，从抑制电池I的生产性降低的观点出发，非熔接部7d的个数优选为I个 5个左右。此外，在隔板7的周缘部设置非熔接部7d的情况下，与隔板7的主体部7a相关联的非熔接部7d的外缘的长度优选为隔板7的主体部7a的外缘的全长(除去伸出部的外缘的全部长度)的15% 60%左右。此夕卜，隔板7的主体部7a中，优选其外缘的全长中的40%以上(优选为70%以上)为接合部。由此，可以良好地确保隔板7彼此的接合強度。图5示意性地示出扁平形非水二次电池I的正极5 (正极5的主体部5a)和配置于该正极5两面上的隔板7 (隔板7的主体部7a)的部分截面。具体而言，图5的(a)表示正极5和隔板7的一部分的部分截面图，图5的(b)为将图5的(a)的一部分进ー步放大显示的图。另外，图5所示的各截面与例如图4中的I 一 I线截面的一部分(包含接合部7c的部分)相当。图5中，将2块隔板7的接合部7c的内端(正极5侧的端部)与在2块隔板7之间存在的正极5的主体部5a中的外缘(外周面)之间的最短距离设为Α(μπι)，将 正极5的厚度设为Β( μ m)。例如,在I块隔板7上放置正极5,进而在其上重叠隔板7,将两块隔板7的周缘部通过热压等进行熔接来形成接合部7c的情况下，隔板7的内面与正极5的正极合剂层51的角部(图5(a)中，用圆圈围起来的部分)抵接。在该情况下，位于图5的上侧的隔板7以通过正极5的外缘(主体部5a的外缘)的角部分而向图5的左下方延伸的方式改变了方向的部分的角度(内角)、和位于图5的下侧的隔板7以通过正极5的外缘(主体部5a的外缘)的角部分而向图5的左上方延伸的方式改变了方向的部分的角度(内角)对电池I的可靠性带来较大的影响。具体而言，如果这些角度变小，则有在正极合剂层51的角部与隔板7的内面的抵接位置(图5中用圆圈表示的部分)，对隔板7的内面产生损伤、或正极合剂层51的角部脱落之虞。即，如果正极5的厚度B比隔板7的接合部7c的内端与正极5的主体部5a之间的最短距离A大，则该隔板7以上述抵接位置相对于正极5的角部咬入的方式弯折。这样，有上述抵接位置的应カ集中増大而隔板7受到损伤、或正极合剂层51的角部脱落的可能性。因此，本实施方式中，以使作为上述A与B之比的A/B值为I以上、优选为I. 7以上的方式来构成扁平形非水二次电池I。由此，可以在上述抵接位置，使与正极合剂层51的角部抵接的隔板7的内面的内角増大。由此，可以防止隔板7的内面以相对于正极合剂层51的角部咬入的方式受到较强按压。因此，可以抑制隔板7的内面中的损伤的发生、抑制正极合剂层51的角部的脱落。由此，通过上述的构成，可以抑制由隔板7的损伤导致的内部短路的发生、由正极合剂层51的脱落导致的容量降低，谋求扁平形非水二次电池I的可靠性的提闻。然而，如果上述A/B的值过大，则在隔板7的主体部7a中未与正极5的主体部5a相接的区域(从该主体部5a突出的区域)増大。这样，电池I内的隔板7的占有体积増大，成为电池I的容量降低的原因。由此，以使上述A/B的值为5以下、优选为2. 7以下的方式来构成正极5和隔板7。因此，本实施方式的扁平形非水二次电池I中，以使A与B之比A/B为I以上、优选为I. 7以上且为5以下、优选为2. 7以下的方式来设置正极5和隔板7。另外，如图5(b)所示，在图5所示的截面中，由正极5的主体部5a的外缘的两角部和2块隔板7的接合部7c的内端，在该隔板7与正极5之间形成截面三角形状的空间。即，该截面三角形状的空间在隔板7的接合部7c中的正极5侧的端部与该正极5的主体部5a的外周面之间形成。更详细地说，如图5(b)所示，由连结正极5的主体部5a的外缘的两角部的边a、连结该主体部5a的外缘的角部中位于图5(b)的上侧的角部与2块隔板7的接合部7c的内端的边b、和连结该主体部5a的外缘的角部中位于图5(b)的下侧的角部与接合部7c的内端的边c来形成上述截面三角形状的空间。这里，上述边a为沿着正极5的主体部5a的外周面而在该正极5的厚度方向上延伸的边，上述边b为连结正极5的外周面中的厚度方向一侧的端部与隔板7的接合部7c中的正极5侧的端部的边。此外，上述边c为连结正极5的外周面中的厚度方向另ー侧的端部与隔板7的接合部7c中的上述端部的边。另外，图5 (b)中，将上述三角形的各边用虚线表示，省略了该部分中存在的隔板7的面和正极5的外缘的记载。上述三角形中，由边a与边b所形成的内角C1以及由边a与边c所形成的内角C2都优选为45°以上，更优选为60°以上。此外，内角C1X2进ー步优选为90°以上，更优选为125°以下。通过以使内角C1和内角C2为这样的角度的方式设置正极5和隔板7，可以 更良好地确保上述可靠性提高的效果和容量降低的抑制效果。另外，内角C1和内角C2的角度可以相同，也可以不同。此外，从更良好地确保上述的可靠性提高的效果和容量降低的抑制效果这样的观点出发，上述三角形中，由边b与边c所形成的内角D优选为55°以下，更优选为45°以下。此外，内角D进ー步优选为30°以下。此外，内角D优选为10°以上，更优选为20°以上。上述的A/B的值、内角C1、内角C2和内角D可以通过改变上述A的长度和正极的厚度(即上述B的长度)来调整。另外，上述A的长度可以通过调节隔板7和正极5的尺寸来调整。图6 图8示意性地示出扁平形非水二次电池的其它例。图6为表示扁平形非水二次电池101的电池壳(外壳2和封ロ壳3)和绝缘衬垫4部分的截面的纵截面图，图7为将图6的一部分放大并且以截面显示电极组的图。此外，图8(a)为显示图6和图7所示的电池101的正极5 (正极5的主体部5a)和配置于正极5两面的隔板7 (隔板7的主体部7a)的一部分的截面图。此外，图8(b)为将图8(a)的一部分进ー步放大显示的图。另外，图8(a)、(b)所示的截面在扁平形非水二次电池101中为与例如图4中的I — I线截面的一部分(包含接合部7c的部分)相当的部分。在以下的说明中，对具有与图I所示的扁平形非水二次电池I同样的构成的部分附上同一符号，省略其说明。如图6 图8所示，扁平形非水二次电池101是配置于正极5两面的2块隔板7中的一方(图6 图8的例子中图中下侧的隔板7)的主体部7与板状形成的正极5的上面和底面(正极5的平面)大致平行(包含平行)的例子。即，在该例子中，上述内角C1和上述内角C2中的任一方为90°。如图8所示，通过采用这样的构成，下侧(外壳2侧)的隔板7在正极合剂层51与该隔板7抵接的位置(图8(a)中用圆圈围起来的位置)，与正极合剂层51的角部抵接的上述隔板7的内角变得非常大。因此，可以更良好地抑制由隔板7与正极合剂层51的接触所引起的该隔板7的内面的损伤、正极合剂层51的角部的脱落。由此，可以进一歩提高电池的可靠性。图6 图8所示的扁平形非水二次电池101中，关于除了上述以外的部分的构成，与图I所示的扁平非水二次电池I是同样的。然而，该扁平形非水二次电池101中，上述内角D优选为45°以下，更优选为30°以下。此外，上述内角D优选为10°以上，更优选为20°以上。
此外，图6 图8所示的扁平形非水二次电池101中，在电极组内，具有接合部7c的隔板7 (在主体部7a的周缘部的至少一部分被熔接的2块隔板7)中相对于正极5大致平行地笔直延伸的隔板7位于外壳2和封ロ壳3的任一方的侧。更详细地说，构成电极组的多个正极5中，相对于两侧(两面)与负极6对置的全部正极5，在两面配置有2块隔板7。而且，这些隔板7中，一方的隔板7(主体部7a)相对于正极5大致平行。电极组以相对于正极5大致平行的全部隔板7位于外壳2侧或封ロ壳3侧的方式来构成。通过采用这样的构成，使非水电解液对电极组的电极良好地渗透。由此，由于各电极中的反应均匀化，因此可以获得可靠性高的电池。此外，通过采用上述那样的构成，还可以抑制隔板7的弯折。对此，使用图9(a)、(b)在以下具体地说明。图9(a)显不以相对于正极5大致平行的隔板7位于相同侧的方式构成电极的情况。此外，图9(b)显示以相对于正极5大致平行的隔板7位于不同侧的方式构成电极组的情況。在如图9 (b)所示的构成中，由于相对于正极5未大致平行的隔板7位于负极6的两侧，因此该负极6的周缘部附近的间隙増大。由此，隔板7在负极6的周缘部易于弯折，有损害电池的可靠性之虞。与此相対，如图9 (a)所示，通过将相对于正极5大致平行的全部隔板7定位于相同侧，从而在负极6的ー侧配置相对于正极5大致平行的隔板7。因此，可以使负极6的周缘部附近的间隙尽可能地小，抑制负极6的周缘部中的隔板7的弯折。由此，谋求电池的可靠性的提高。图I和图2所示的扁平形非水二次电池I以及图6和图7所示的扁平形非水二次电池101中，位于电极组的上下两端的电极(最外部的2个电极)都为负极6。然而，在位于电极组的上下两端的电极(最外部的2个电极)中，可以将一方或两方设为正极5。此夕卜，在电极组的最外部的电极中，在将接近兼作正极端子的电池壳(例如外壳2)侧的电极设为正极5的情况下，正极5可以在集电体52的两面上具有正极合剂层51，通过集电片部5b与兼作正极端子的电池壳(例如外壳2)相接。此外，在上述情况下，正极5可以仅在集电体52的一面(成为电池内方侧的面)上具有正极合剂层51，集电体52的露出面与兼作正极端子的电池壳(例如外壳2)的内面熔接或接触，从而正极5与外壳2电连接。另外，在将位于电极组的上下两端的电极(最外部的2个电极)的两方设为正极5的情况下，通过将各负极6的集电片部6b相互电连接，并且使该集电片部6b与兼作负极端子的电池壳(例如封ロ壳3)的内面熔接或接触，从而可以将电池壳与负极6电连接。此外，本实施方式中，在两侧与负极6对置的正极5的两面配置有隔板7。然而，对于配置于电极组的最外部的正极，即仅单侧(一面)与负极对置的正极，可以在其两面配置隔板，也可以仅在与负极对置的面配置隔板。此外，在将电极组中的最外部的电极的两方设为正极，在这些正极的两面不配置隔板的情况下，在兼作负极端子的电池壳与正极之间配 置由聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、聚酰亚胺等构成的绝缘密封件等绝缘体。此外，各正极5的集电片部5b与兼作正极端子的电池壳的电连接以及各负极6的集电片部6b与兼作负极端子的电池壳的电连接可以通过与正极5、负极6分体的引线体(由金属箔等构成的引线体)来实现。这里，本实施方式中，正极5的正极合剂层51为包含正极活性物质、导电助剂、粘合剂等的层。作为正极活性物质，可举出例如，LixCoO2'LixNiO2' LixMnO2' LixCoyNi1 — y02、LixCoyM1 一 y02、LixNi1^yMyO2, LixMnyNizCo卜y — z02、LixMn2O4' LixMn2 一 yMy04 等锂过渡金属复合氧化物等。其中，上述各锂过渡金属复合氧化物中，M为选自Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al和Cr所组成的组中的至少I种金属元素，O彡X彡I. 1、0 < y < I. 0,2. O彡z彡2. 2。这些正极活性物质可以単独使用I种，也可以将2种以上合并使用。此外，作为正极5的导电助剂，可举出例如，炭黑、鱗片状石墨、科琴黑、こ炔黑、纤维状碳等。此外，作为正极5的粘合剂，可举出例如，聚四氟こ烯(PTFE)、聚1，I-ニ氟こ烯(PVDF)、羧基甲基纤维素、丁苯橡胶等。正极5例如可以如下制作使由正极活性物质、导电助剂和粘合剂混合而得的正极合剂分散在水或有机溶剂中，调制含有正极合剂的糊料，将该含有正极合剂的糊料涂布在由金属箔、膨胀合金、平纹织金属网等构成的集电体52的一面或两面上，干燥后，进行加压成型。在该情况下，可以使粘合剂预先溶解或分散在水或溶剂中，将其与正极活性物质等混合而调制含有正极合剂的糊料。然而，正极5的制作方法不仅仅限于上述例示的方法，可以为其它方法。作为正极5的组成，优选例如，在构成正极5的正极合剂100质量％中，使正极活性物质为75质量％ 90质量％、使导电助剂为5质量％ 20质量％、使粘合剂为3质量％ 15质量％。此外，正极合剂层51的厚度优选为例如，30 μ m 200 μ m。作为正极5的集电体52的原材料，优选为铝、铝合金等。另外，通过减小正极5整体的厚度同时增加电池I内的正极5和负极6的叠层数，来扩大正极合剂层51与负极剂层61的对置面积，从而提高电池I的负荷特性，从这样的观点出发，优选在集电体52中使用金属箔。此外，集电体52的厚度优选为例如，8μπι 20μπι。另ー方面，作为负极6，可举出在活性物质中具有锂、锂合金、能够吸留释放锂离子的碳材料、钛酸锂等的构成。作为可以用于负极活性物质的锂合金，可举出例如，锂ー铝、锂ー镓等与锂可逆地合金化的锂合金。锂含量优选为例如I原子％ 15原子％。此外，作为可以用于负极活性物质的碳材料，可举出例如，人造石墨、天然石墨、低结晶性碳、焦炭、无烟煤等。作为可以用于负极活性物质的钛酸锂，优选为以通式LixTiyO4表示，且X和y分别具有O. 8 < X < I. 4、I. 6彡y < 2. 2的化学计算值的钛酸锂，特别优选为具有x = I. 33,y=I. 67的化学计算值的钛酸锂。上述通式LixTiyO4所示的钛酸锂通过例如将氧化钛和锂化合物在760°C 1100°C进行热处理来获得。作为上述氧化钛，能够使用锐钛型、金红石型的任ー种，作为锂化合物，可使用例如，氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂等。在负极活性物质为锂、锂合金的情况下，通过将锂、锂合金压接至金属网等的集电体62上，在该集电体62的表面形成由锂、锂合金等构成的负极剂层61，从而获得负极6。另一方面，在使用碳材料、钛酸锂作为负极活性物质的情况下，例如，使由作为负极活性物质的碳材料、钛酸锂和粘合剂以及根据需要的导电助剂混合而得的负极合剂分散在水或有机溶剂中来调制含有负极合剂的糊料。接着，将该含有负极合剂的糊料涂布在由金属箔、膨胀、合金、平纹织金属网等构成的集电体62上，干燥后，通过加压成型来形成负极剂层61 (包含负极合剂层。以下相同)。在该情况下，可以使粘合剂预先溶解或分散在水或溶剂中，将其与负极活性物质等混合来调制含有负极合剂的糊料。然而，负极6的制作方法不仅仅限于上述例示的方法，可以为其它方法。
另外，作为负极6的粘合剂和导电助剂，可以使用作为可以用于正极5的粘合剂和导电助剂而在先前例示的各种粘合剂和导电助剂。作为负极活性物质中使用碳材料的情况下的负极6的组成，优选例如，在构成负极6的负极合剂100质量％中，使碳材料为80质量％ 95质量％、使粘合剂为3质量％ 15质量％，此外，在合并使用导电助剂的情况下，使导电助剂优选为5质量％ 20质量％。另ー方面，作为负极活性物质中使用钛酸锂的情况下的负极6的组成，优选例如，在构成负极6的负极合剂100质量％中，使钛酸锂为75质量％ 90质量％，使粘合剂为3质量％ 15质量％。此外,在合并使用导电助剂的情况下,使导电助剂优选为5质量％ 20质量％。负极6中的负极剂层61的厚度优选为例如,40 μ m 200 μ m。作为负极6的集电体62的原材料，优选为铜、铜合金。另外，通过减小负极6整体的厚度同时增加电池I内的正极5和负极6的叠层数，来扩大正极合剂层51与负极剂层61的对置面积，从而提高电池I的负荷特性，从这样的观点出发，优选在集电体62中使用金属箔。此外，集电体62的厚度优选为例如，5μπι 30μπι。如上所述，隔板7中使用由热塑性树脂制的微多孔膜构成的部件。作为构成隔板7的热塑性树脂，优选为例如，聚こ烯(PE)、聚丙烯(PP)、こ烯ー丙烯共聚物、聚甲基戊烯等聚烯烃。从将隔板7彼此熔接、或在隔板7之间配置与构成该隔板7的树脂同种的树脂来进行熔接这样的观点出发，更优选其熔点，即，按照JIS K 7121的规定，使用差示扫描量热计(DSC)测定得到的熔化温度为100°C 180°C的聚烯烃。作为构成隔板7的热塑性树脂制的微多孔膜的形态，只要具有仅获得必要电池特性的离子传导率，则可以为任何形态。优选例如，通过一直以来已知的溶剂提取法、干式或湿式拉伸法等形成而具有多个孔的离子透过性的微多孔膜(作为电池的隔板广泛应用的微多孔膜)。隔板I的厚度优选为例如，5 μ m 25 μ m。此外，孔隙率优选为例如，30% 70%。上述的正极5、负极6和隔板7中，优选各正极5的集电片部5b以在电极组的俯视时朝向同一方向的方式配置，且各负极6的集电片部6b以在电极组的俯视时朝向同一方向的方式配置。由此，可以通过简单的构成来实现正极5和负极6的集电结构。此外，从将各正极5的集电片部5b与各负极6的集电片部6b以不相互接触的方式进行配置，并且提高电池的生产性这样的观点出发，如图4所示，集电片部5b和集电片部6b更优选配置在俯视时相互对置的位置。此外，由正极5、负极6和隔板7构成的电极组优选如图4所示，将其外周用由具有耐化学性的聚丙烯等构成的捆扎带9来捆扎。由此，可以抑制各构成要素(被隔板7覆盖的正极5以及负极6)的位置偏移。构成电极组的正极5和负极6都为多个。电极的合计层数为至少4层，但也能够为4层以上的层数(5层、6层、7层、8层等)。然而，如果过度增多正极5和负极6的叠层数，则有作为扁平状电池的优点减少之虞，因此通常优选为40层以下。作为非水电解液，可以使用例如，通过在碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯等环状碳酸酯；碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯等链状碳酸酯；1，2—二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚(二乙二醇甲基醚)、三甘醇二甲醚(三乙二醇二甲基醚)、四甘醇二甲醚(四乙二醇二甲基醚)、1，2 —二甲氧基乙烷、1，2 —二乙氧基甲烷、四氢呋喃等醚；等有机溶剂中，溶解电解质(锂盐)使其浓度为0.3摩尔/L 2.0摩尔/L左右来调制的电解液。另外，上述有机溶剂可以分别单独使用I种，也可以合并使用2种以上。作为上述电解质，可举出例如，LiBF4,LiPF6, LiAsF6, LiSbF6, LiClO4, LiCF3SO3^LiC4F9SO3、LiN (CF3SO2) 2、LiN (C2F5SO2) 2 等锂盐。 扁平形非水二次电池I的平面形状没有特别的限制，除了作为一直以来已知的扁平形电池的主流的圆形以外，可以为方形(例如四边形)等多边形。另外，作为本说明书中所述电池I的平面形状的方形等多边形还包括将其角切掉后的形状、使角变成曲线后的形状。此外，正极5和负极6的主体部5a、6a的平面形状只要为与电池I的平面形状对应的形状即可。除了大致圆形以外，还可以使主体部5a、6a为包含长方形、正方形等四边形的多边形。在使主体部5a、6a为例如大致圆形的情况下，对于配置对电极的集电片部的部分，为了防止其与该对电极的集电片部的接触，优选如图3所示为缺口了的形状。图I、图2、图6、图7中，显示了将外壳2作为正极壳、将封口壳3作为负极壳的例子，但不限于此，也可以根据需要将外壳2作为负极壳、将封口壳3作为正极壳。以上的说明中，可以将2块隔板7在主体部7a的周缘部进行接合，但也可以将I块隔板进行折叠来接合。另外，使用图3所示的形状的正极5和图4所示的形状的隔板7，制造出A为300iim、B(正极的厚度)为140iim(即，A/B值为2. 14)且正极5和隔板7具有图8所示那样的结构的扁平形非水二次电池。更详细地说，制造出具有图6和图7的结构且上述内角C1S 65°、上述内角C2为90°、上述内角D为25°的扁平形非水二次电池。将该扁平形非水二次电池拆开，结果，在图8(a)中用圆圈围起来的部分，未确认隔板内面的损伤、正极合剂层的角部的脱落。因此，可以良好地生产可靠性优异的扁平形非水二次电池。扁平形非水二次电池I可以适用于与一直以来已知的扁平形非水二次电池同样的用途。
权利要求
1.一种扁平形非水二次电池，其具备配置在由外壳和封口壳形成的空间内的电极组， 所述电极组具备 交替地叠层的多个正极和多个负极，以及 位于所述正极与所述负极之间且以夹入并覆盖该正极的方式配置的、由热塑性树脂制的微多孔膜构成的隔板， 以夹入所述正极的方式配置的隔板具有接合部，所述接合部是如下形成的在夹入该正极的状态下，隔板彼此在周缘部的至少一部分相互熔接，从而形成接合部， 以厚度方向的截面观察所述隔板和正极，该隔板的接合部中的该正极侧的端部与被该隔板夹入的该正极的外周面之间的最短距离A，与该正极的厚度B之比A/B为I以上。
2.根据权利要求I所述的扁平形非水二次电池，所述A/B为5以下。
3.根据权利要求I或2所述的扁平形非水二次电池，以夹入所述正极的方式配置的隔板相对于该正极以如下方式配置以厚度方向的截面观察该隔板和正极，由该隔板的接合部中的正极侧的端部和被该隔板夹入的正极的外周面，在该隔板与该正极之间形成截面三角形的空间， 以厚度方向的截面观察所述隔板和所述正极，由沿着所述正极的外周面而在该正极的厚度方向上延伸的边a与连结该正极的外周面中的厚度方向一侧的端部和所述隔板的接合部中的所述端部的边b所形成的内角、以及由所述边a与连结所述正极的外周面中的厚度方向另一侧的端部和所述隔板的接合部中的所述端部的边c所形成的内角分别为45°以上。
4.根据权利要求I 3的任一项所述的扁平形非水二次电池，以夹入所述正极的方式配置的隔板中的一方相对于该正极大致平行地延伸。
5.根据权利要求4所述的扁平形非水二次电池， 所述电极组具有多个所述隔板， 相对于所述正极大致平行地延伸的全部隔板相对于该正极配置在所述外壳侧或所述封口壳侧的任一侧的相同侧。
6.根据权利要求5所述的扁平形非水二次电池，以夹入所述正极的方式配置的隔板相对于该正极以如下方式配置以厚度方向的截面观察该隔板和正极，由该隔板的接合部中的正极侧的端部和被该隔板夹入的正极的外周面，在该隔板与该正极之间形成截面三角形的空间， 以厚度方向的截面观察所述隔板和所述正极，由沿着所述正极的外周面而在该正极的厚度方向上延伸的边a与连结该正极的外周面的一侧的端部和所述隔板的接合部中的所述端部的边b所形成的内角、以及由所述边a与连结所述正极的外周面的另一侧的端部和所述隔板的接合部中的所述端部的边c所形成的内角中，任一方为90°，另一方为45°以上。
全文摘要
本发明提供具有高可靠性的扁平形非水二次电池。扁平形非水二次电池(1)具备配置在由外壳(2)和封口壳(3)形成的空间内的电极组。电极组具有交替叠层的多个正极(5)和负极(6)、以及隔板(7)。隔板(7)具有在周缘部的至少一部分相互熔接的接合部(7c)。以厚度方向的截面观察隔板(7)和正极(5)，该隔板(7)的接合部(7c)中的正极(5)侧的端部与被该隔板(7)夹入的该正极(5)的外周面之间的最短距离A，与该正极(5)的厚度B之比A/B为1以上。
文档编号H01M2/18GK102630356SQ201080053610
公开日2012年8月8日 申请日期2010年11月24日 优先权日2009年11月27日
发明者吉叶俊和, 大西优子, 高井德 申请人:日立麦克赛尔能源株式会社