专利名称：锂离子二次电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有扁平的形状的锂离子二次电池及其制造方法。
背景技术：
作为锂离子二次电池的代表性的结构，已知将正极板、负极板与隔板组合而形成的极板群卷成螺旋状的所谓卷绕结构。其中，使用卷成扁平的形状的极板群的锂离子二次电池，在移动设备等领域需求较多。为了防止被卷绕了的极板群的松弛，通常使用胶粘体 (典型为胶带)固定极板群的卷绕终端部(winding end portion) 0然而，伴随着充电极板群膨胀的现象已为锂离子二次电池领域的技术人员所知。 具体地，由于来自正极活性物质的锂离子的脱嵌而使正极板发生体积膨胀，并且由于锂离子向负极活性物质的嵌入而使负极板发生体积膨胀。但是，由于使用胶粘体固定卷绕终端部，因此极板群向外方向的膨胀被限制。因此，极板群发生比较大的应力，有时极板群发生变形以便释放该应力。例如，极板群也有时如地层那样地褶曲。极板群的变形往往伴有电池厚度的增加。为了应对该问题，日本特开2006-302801号公报中记载了下述技术使用在不存在粘合剂的只有基材的部分设置了折痕部(折叠部)的胶粘体来固定卷绕终端部。根据该文献所述的胶粘体，通过折痕部伸展，容许极板群的松弛，因此，即使在卷绕极板群后也能够确保可以吸收极板群的膨胀的空间。由此，能够抑制与充电相伴的电池厚度的增加。现有技术文献专利文献1 日本特开2006-302801号公报
发明内容
根据日本特开2006-302801号公报所述的技术，确实能够得到抑制厚度增加的一定的效果，但是其效果不一定充分。鉴于这样的状况，本发明目的在于提供用于抑制与充电相伴的电池厚度的增加的进一步改善的技术。即，本发明提供一种锂离子二次电池，其是具有扁平的形状的锂离子二次电池，具有包含正极板、负极板和隔板，并卷成扁平的形状的极板群；和在上述极板群的最外周部分的内侧、并在关于卷绕方向的上述极板群的拐角部分中组入(装入)的、具有多孔性的弹性部件。另一方面，本发明提供一种锂离子二次电池的制造方法，其是制造具有扁平的形状的锂离子二次电池的方法，包括 准备正极板、隔板和负极板的工序；将上述正极板、上述隔板和上述负极板组合而形成极板群，并且卷绕上述极板群的工序；以在上述极板群的最外周部分的内侧、并在关于卷绕方向的上述极板群的拐角部分中组入具有多孔性的弹性部件的方式，在比上述卷绕工序的结束时刻靠前的阶段，将上述弹性部件配置在上述正极板、上述负极板或上述隔板之上的工序；和固定上述极板群的卷绕终端部的工序。根据本发明，在极板群的最外周部分(最外侧的部分)的内侧、且关于卷绕方向的极板群的拐角部分中组入多孔性的弹性部件，当极板群膨胀时，多孔性的弹性部件从极板群接受载荷，使其体积减少。通过减少自身的体积，弹性部件容许极板群的膨胀。尤其是，通过在拐角部分组入弹性部件，可容许极板群向电池的面内方向(垂直于厚度方向的方向) 的膨胀。其结果，能够有效地抑制与充电相伴的电池厚度的增加，能够减小电池的初始厚度。再者，在本说明书中所谓「电池的初始厚度」，意指在组装后在最初充电了的状态下的电池的厚度。
图1是本发明的一种实施方式涉及的锂离子二次电池的立体图。图2是用于图1表示的锂离子二次电池中的极板群的局部剖面图。图3是极板群的最外周部分的剖面图。图4是表示应该配置弹性部件的位置的俯视图。图5是使用铝制的电池壳体的另外的锂离子二次电池的拆解立体图。图6是具有图3表示的极板群的锂离子二次电池的制造工序图。图7是用于制作被卷绕了的极板群的各工序的概略图。图8是表示应该配置弹性部件的另外的位置的立体图。图9是大致一周地组入了弹性部件的另外的极板群的剖面图。图10是日本特开2006-302801号公报所记载的胶粘体的俯视图和剖面图。
具体实施例方式如图1所示，本实施方式的锂离子二次电池10，具有电池壳体11、收容在电池壳体11内的极板群30。电池10具有扁平且方形的形状。极板群30也具有扁平且方形的形状。在极板群30上安装有正极引线33和负极引线34。引线33和34分别向电池壳体11 的外部伸出。如图2所示，极板群30是通过将正极板14、负极板18和隔板15组合而形成的。 正极板14由正极集电体12和设置在正极集电体12的两面上的正极活性物质层13构成。 负极板18由负极集电体16和设置在负极集电体16的两面上的负极活性物质层17构成。 隔板15配置在正极板14与负极板18之间。为了形成被卷绕了的极板群30，使用了多个隔板15 (典型为2枚)。在极板群30中浸渗有非水电解液。如图3所示，极板群30被卷成螺旋状。在被卷绕了的极板群30的最外周部分的内侧、且关于卷绕方向的极板群30的拐角部分31组入了多孔性的弹性部件21。弹性部件 21发挥吸收与充电相伴的极板群30的膨胀的作用。极板群30的最外周部分包含作为末端部的卷绕终端部32。卷绕终端部32由正极集电体12构成，并且使用胶带19 (胶粘体)固定在正极集电体12自身上。再者，所谓「拐角部分31」是被卷绕了的极板群30的圆弧状的部分。所谓「卷绕方向」是与不被卷绕的状态下的极板群30的纵向平行且与电池10的厚度方向正交的方向。如后述的变形例那样，也可以在拐角部分31以外的部分组入弹性部件21。然而， 若如本实施方式那样只在拐角部分31组入弹性部件21，则能够避免弹性部件21本身引起的极板群30的厚度的增加。另外，即使只在拐角部分31组入弹性部件21，也能够充分地得到抑制与充电相伴的电池10的厚度的增加的效果。极板群30与卷绕方向相关地具有两个拐角部分31。在本实施方式中，在两个拐角部分31的每个拐角部分组入了弹性部件21。如果这样，则能够在电池10的面内方向均勻地得到抑制极板群30变形的效果。另外，也能够期待提高抑制电池10的厚度增加的效果。 当然，即使只在一方的拐角部分31组入弹性部件21，也能够某程度地得到抑制厚度增加的效果。在本实施方式中，极板群30的最外周部分只由正极集电体12构成。S卩，在构成最外周部分的正极集电体12上没有设置正极活性物质层13。卷绕终端部32也只由正极集电体12构成。并且，在正极板14中的只有正极集电体12的部分配置了弹性部件21。详细地讲，弹性部件21配置在构成最外周部分的正极集电体12的部分与从最外周部分看位于一周内侧的正极集电体12的部分之间。从最外周部分看位于一周内侧的正极集电体12的部分上，只在一面设置有正极活性物质层13。如果这样地在不设置正极活性物质层13的区域配置弹性部件21、则能够避免产生无助于发电的活性物质。虽然省略图示，但通过将正极板14与负极板18的位置关系颠倒，也可以只由负极集电体16构成极板群30的最外周部分。该场合，弹性部件21配置在构成最外周部分的负极集电体16的部分与从最外周部分看位于一周内侧的负极集电体16的部分之间。而且， 在本实施方式中，只由正极集电体12构成的部分形成了约一周。然而，即使超过一周地形成只由正极集电体12或负极集电体16构成的部分，该部分也包含在「最外周部分」的概念内。换言之，在「最外周部分」，正极活性物质层与负极活性物质层不相对。若在不设置正极活性物质层13的正极集电体12的部分上配置弹性部件21，则能够得到如下的效果。首先，由于不设置正极活性物质层13，因此能够减小极板群30的尺寸。 此外，在不设置正极活性物质层13的正极集电体12的部分的表面上，能够使用粘合剂、胶带等容易地安装弹性部件21。这样的效果，在只由负极集电体16构成最外周部分的场合也能够同样地得到。然而，在极板群30的最外周部分以外的部分的内侧存在空间的场合，也能够得到吸收极板群30的膨胀的效果。作为一例，本发明者进行了如下的预实验。首先，准备具有45 μ m厚度和IOmm宽度的分隔件(第1分隔件)。然后，参照图6 采用后述的方法制作卷绕8圈的极板群。卷绕极板群时，按照全部的卷绕圈数在拐角部分插入了第1分隔件。即，使用合计16个的第1分隔件。在卷绕工序之后，从极板群中拔出第1分隔件。由此，得到了在全部的卷绕圈数的拐角部分形成了由来于第1分隔件的空间的极板群。将得到的极板群收容在电池壳体内。另一方面，准备具有360 μ m厚度和IOmm宽度的分隔件(第2分隔件)。然后，参照图6采用后述的方法制作卷绕8圈的极板群。卷绕极板群时，在最外周部分的内侧的2 个拐角部分分别插入了第2分隔件。在卷绕工序之后，从极板群中拔出第2分隔件。由此， 得到了在最外周部分的内侧的2个拐角部分形成了由来于第2分隔件的空间的极板群。将
6得到的极板群收容在电池壳体内。测定采用上述方法制造的2种电池的初始厚度的结果均为5. 51mm。该预实验的结果显示出，无论在极板群内部的哪个位置形成空间，都可得到抑制初始厚度增加的效果。这样一来，在最外周部分的内侧组入弹性部件21最为合适。原因是因为当在极板群30的内部的设置有活性物质层13和17的部分配置弹性部件21时，被弹性部件21覆盖的部分的活性物质变得无用的缘故。也可以在极板群30的内部形成不设置活性物质层13 和17的部分，但存在用于在集电体12和16的上面形成活性物质层13和17的各工序变得复杂的可能性。并且，也存在电池的容量降低的可能性。弹性部件21可以由具有多孔性的材料制作。若使用具有多孔性的材料制作弹性部件21，则能够根据弹性部件21本身的形状的变化和体积的变化来吸收极板群30的膨胀。 相反，即使具有弹性，但如单一的橡胶之类的材料没有多孔性，即使受到载荷也基本上不伴有体积的变化，因此作为本发明中的弹性部件21的材料的利用价值低。另外，弹性部件21 优选具有绝缘性，典型地，能够使用树脂材料制作。具体地，可以使用选自聚乙烯、聚丙烯和聚氨酯中的至少一种的材料制作弹性部件21。这些材料不溶解于锂离子二次电池的一般的电解液中，对电池的特性没有影响因而优选。更详细地讲，弹性部件21可以由上述材料的泡沫体构成。上述材料的泡沫体受到载荷时引起形状的变化和体积的变化。即，满足对弹性部件21所要求的性质。另外，连续气泡的泡沫体和独立气泡的泡沫体的任一方都可以使用。再者，对弹性部件21所要求的「弹性」，不一定意指橡胶弹性，而是意指能够根据形状的变化和体积的变化而容许极板群30的膨胀的范围内的弹性。例如，可以将在室温下施加IOMPa的压力时产生10%以上的体积变化的材料用于弹性部件21。另外，若弹性部件 21具有在变形后能够容易地恢复到原来的形状的性质，则在电池10的制造过程中也可以使用辊等夹持弹性部件21来运送。弹性部件21的尺寸没有特别的限定，应当根据应组入弹性部件21的极板群30的设计进行适当调整。如图4所示，关于极板群30 (未被卷绕)的宽度方向WD，弹性部件21 的尺寸W1,可以调整为例如正极集电体12的尺寸W2以上、隔板15的尺寸W3以下。S卩，关于宽度方向WD，弹性部件21被设置在横过正极集电体12的范围。这样的话，能够勻勻地吸收极板群30向电池10的面内方向的膨胀。另外，弹性部件21，关于极板群30的纵向LD， 具有规定的长度U。该规定的长度L1，例如，可以调整为在只在拐角部分31组入了弹性部件21时，不因弹性部件21而使电池10的厚度增加的范围。弹性部件21的形状也没有特别的限定，可以采用板状、方棒状、圆棒状等各种形状。此外，弹性部件21也可以预先成形成为沿着拐角部分31的形状，例如具有月牙形的剖面的形状。在图3中，隔板15的端部在拐角部分31的近前中断，但也有时延伸到拐角部分 31。即，有可以由隔板15的端部构成弹性部件21的一部分或全部的可能性。另一方面，在本实施方式中，弹性部件21由与隔板15分别开的部件构成。该场合，弹性部件21具有明显地超过隔板15的厚度的厚度。再者，弹性部件21的厚度，在拆解了极板群30的状态下， 由关于极板群30的厚度方向的弹性部件21的尺寸特定。将如上述那样的弹性部件21组入极板群30的内部。弹性部件21通过自己的收缩，能够吸收来自正极活性物质的锂离子的脱嵌所导致的正极板14的体积膨胀、和锂离子向负极活性物质的嵌入所导致的负极板18的体积膨胀。在充电时容许伴随极板的体积膨胀的极板群30的膨胀，因此能够抑制极板群30的变形，并且也能够抑制电池10的厚度的增加。接着，对电池10的其他的要素分别地进行说明。正极集电体12由金属箔、典型是由铝制的箔制成。金属箔也可以被进行板网(板条；lath)加工或蚀刻处理。正极活性物质层13包含正极活性物质、粘合剂和导电剂。正极板14的厚度处在能够确保充分的柔软性的范围、例如50 200 μ m的范围。作为正极活性物质，只要是能够吸藏和放出锂离子的物质则没有特别的限定，例如，可以使用含有锂的过渡金属化合物。作为含有锂的过渡金属化合物，可例举选自钴、锰、 镍、铬、铁和钒中的至少一种金属与锂的复合金属氧化物。作为含有锂的复合金属氧化物， 可以例举 LiCo02、LiMn02、LiNi02、LiCoxNi(1_x)O2 (0 < χ < 1) ,LiCrO2, α LiFeO2 和 LiVR 等。作为粘合剂，可以使用氟树脂、丙烯酸酯橡胶(acrylic riAber)、改性丙烯酸酯橡胶(modified acrylic riAber)、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸树脂、乙烯基树脂等。这些粘合剂可以单独使用，也可以将2种以上混合使用。另外，还可以将在上面列举的树脂中使用的2种以上的单体的共聚物作为粘合剂使用。作为含有氟的粘合剂，可以例举聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物以及聚四氟乙烯等。作为导电剂，可以使用乙炔炭黑、石墨、碳纤维等的碳材料。这些碳材料可以单独使用，也可以将2种以上混合使用。作为负极集电体16，可以优选使用铜制的箔或铜合金制的箔，但不限定于这些。另外，作为箔的具体例，可举出轧制箔、电解箔等。箔的形状没有特别的限定，可以是开孔箔、 膨胀材料(expanded material)和板网材料(板条材料；lath material)等。另外，也可以使用预先实施了粗化处理的电解铜箔、实施了粗化处理的轧制铜箔。负极活性物质层17，含有负极活性物质来作为主成分(按质量比计，最多地含有的成分)，并且，作为任意成分含有粘合剂和/或导电剂。负极板18的厚度处在能够确保充分的柔软性的范围、例如50 210 μ m的范围。作为负极活性物质，可举出能够可逆地吸藏和脱嵌锂离子的材料，例如含有具有石墨型结晶结构的石墨的材料。作为这样的材料，可举出天然石墨、球状和纤维状的人造石墨、难石墨化性碳(硬碳)和易石墨化性碳(软碳)等。另外，在获得高的能量密度方面， 也可以优选使用硅、锡、硅与锡的合金、氧化硅和氧化锡等的氧化物、氮化硅等的氮化物。对于粘合剂、导电剂和增粘剂等的任意的添加剂，在负极活性物质层17中可以使用与正极活性物质层13中的相同的添加剂。作为隔板15，可以举出聚乙烯微多孔膜、聚丙烯微多孔膜等的聚烯烃微多孔膜。这些膜可以以单层来使用，也可以使用将两个以上层叠而成的叠层体。例如，可以将在聚乙烯微多孔膜的两面层叠了聚丙烯微多孔膜的叠层体作为隔板15使用。隔板15，具有例如8 30 μ m的范围的厚度。电解液可以通过将电解质溶解在非水溶剂中而调制。作为非水溶剂，例如，可以使用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酯亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、Y-丁内酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二氯乙烷、1，3-二甲氧基丙烷、4-甲基-2-戊酮、1，4_ 二O恶烷、乙腈、丙腈、 丁腈、戊腈、苯甲腈、环丁砜、3-甲基环丁砜、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、磷酸三甲酯和磷酸三乙酯等。这些非水溶剂，可以单独使用或作为2种以上的混合溶剂来使用。作为电解质，例如可以使用电子吸引性强的锂盐。具体地，可以举出LiPF6、LiBF4、 LiClO4、LiAsF6、LiCF3S03、LiN (SO2CF3) 2、LiN (SO2C2F5) 2、和 LiC (SO2CF3) 3 等。这些电解质可以单独使用，也可以将2种以上组合使用。这些电解质，可以以例如0. 5 1. 8mol/L范围的浓度溶解于非水溶剂中。胶带19的材料，只要是在非水电解液中溶解或者分解的材料就没有特别的限定。 作为胶带19的粘合剂，例如，可举出将丙烯酸丁酯等的丙烯酸烷基酯单体与丙烯酸羟基乙酯等单体的共聚物部分性地交联而成的物质。作为胶带19的基材，例如，可举出使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯以及聚甲基丙烯酸甲酯等的树脂制成的无拉伸薄膜或拉伸薄膜。作为电池壳体11，可以使用采用聚对苯二甲酸乙二醇酯等的树脂层合铝箔等的金属箔而成的包覆材料、即所谓的层压包覆材料。层压包覆材料有利于电池的轻量化和薄型化，但具有可挠性，因此容易受到极板群30的变形的影响。所以，如果在使用了层压包覆材料的锂离子二次电池中应用本发明，则能够得到更高的效果。另外，如图5所示，也可以将极板群30收容于代替层压包覆材料，采用硬质材料制成的电池壳体41内。该场合下，从耐压强度的观点考虑，作为电池壳体41的材料，可优选使用微量地含有锰、铜等金属的铝合金、或实施了镀镍的钢板。电池壳体41由上端开口的有底的壳主体42、和封闭壳主体42的开口的封口板43构成。在封口板43的极性端子上电连接有负极引线，并在壳主体42的极性端子(或封口板43的除了负极用端子以外的部分)上电连接有正极引线。将封口板43激光焊接在壳主体42上后，从设置在封口板43 上的注液孔(没有图示)向电池壳体41中注入非水电解液。然后，在注液孔上安装注液栓 (没有图示)，采用激光焊接进行封口。接着，一边参照图6表示的工序图一边说明锂离子二次电池的制造方法。首先，准备正极板14、隔板15和负极板18 (步骤Si)。正极板14可以通过在带状的正极集电体12上涂布正极合剂、并进行干燥和轧制来制作。正极合剂可以通过将正极活性物质、粘合剂和导电剂与适当的分散介质混合来调制。可通过在正极集电体12的一面或两面上涂布正极合剂、并进行干燥和轧制而形成正极活性物质层13。作为分散介质，能够溶解粘合剂的溶剂较适宜。具体地，可以优选使用N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六甲基磺酰胺、四甲基脲、丙酮和甲乙酮等的有机溶剂。这些有机溶剂可以单独使用，也可以将2种以上混合使用。另外，在能够溶解粘合剂的限度下，也可以使用水或热水作为分散介质。另外，也可以根据需要在正极合剂中加入分散剂、表面活性剂、稳定剂等的添加剂。此外，也可以根据需要在正极合剂中加入乙烯-乙烯基醇共聚物、羧甲基纤维素和甲基纤维素等的增粘剂。在正极集电体12上涂布正极合剂的方法，没有特别的限定。例如，可使用狭缝模涂机、逆辊涂布机、唇型涂布机、刮板涂布机、凹版辊涂布机和浸渍涂布机等容易地涂布。使涂布了的正极合剂干燥的方法没有特别的限定，自然干燥和加热干燥的任一种都可以采用。考虑生产率，可以推荐例如在70 200°C的气氛温度下干燥10分钟 5小时的方法。轧制可使用辊压机进行。可以进行数次的轧制，也可以一边改变压力一边进行轧制，以使得形成规定厚度的正极活性物质层13。负极板18也与正极板14同样地，可通过在带状的负极集电体16上涂布负极合剂、并进行干燥、轧制来制作。负极合剂可以通过将负极活性物质与适当的分散介质混合来调制。可以通过在负极集电体16的一面或两面涂布负极合剂、并进行干燥和轧制而形成负极活性物质层17。负极合剂也可以根据需要含有粘合剂、导电剂和增粘剂等的添加剂。作为负极活性物质使用硅和锡等的高容量材料的场合，可以通过采用真空工艺使这些高容量材料沉积在负极集电体16上来形成负极活性物质层17。具体地，可以采用蒸镀法、溅射法、CVD法(化学气相淀积法；Chemical Vapor Deposition Method)等的真空工艺。其中，从高效地形成负极活性物质层17的观点考虑，优选蒸镀法。作为蒸镀法，电子束蒸镀和电阻加热蒸镀的任一种方法都可以采用。在进行高容量材料的氧化物和/或氮化物的蒸镀的场合，可以使用氧化物和/或氮化物作为蒸镀材料。此外，也可以通过一边使高容量材料蒸发，一边向蒸发源的上方供给氧气、氮气或将这些气体离子化或自由基化而成的物质来进行反应蒸镀。再者，在应该构成极板群30的最外周部分的正极板14的部分，注意残留出只由正极集电体12构成的部分。同样地，在应该构成极板群30的卷绕始端部的负极板18的部分， 为了安装负极引线34，注意残留出只由负极集电体16构成的部分。采用上述的方法制作的正极板14和负极板18，分别在被卷取于供给辊的状态下向下道工序供给。隔板15也预先切割成所希望的宽度，并且在被卷取于供给辊的状态下向下道工序供给。接着，实施将正极板14、隔板15和负极板18组合而形成极板群30的工序(步骤 S2)。具体地，如图7所示，从供给辊44 47向贴合辊48放出正极板14、隔板15和负极板 18。在贴合辊48上，正极板14、隔板15和负极板18被相互贴合，形成未卷绕的极板群30。 为了得到图3所示结构的被卷绕了的极板群30，正极板14、隔板15和负极板18在贴合辊 48的近前分别被切割成规定的长度。对正极板14、隔板15和负极板18给予了充分的张力以使得不引起所谓的卷错位。接着，实施卷绕极板群30的工序(步骤S3)。具体地，如图7所示，将极板群30卷绕在卷芯36上。进而，一边实施卷绕工序，一边在正极集电体12上配置弹性部件21 (步骤S4)。即， 在卷绕工序的途中，实施配置弹性部件21的工序。具体地，如图7所示，在贴合辊48与卷芯36之间的极板群30的运送路径上配置部件供给机37，使用部件供给机37在正极集电体 12上搁置弹性部件21。卷绕工序开始后，应该构成极板群30的最外周部分的正极集电体 12的部分一来到部件供给机37的有效区域(在本实施方式中为正下方)，就暂时停止用于驱动卷芯36、运送辊49和贴合辊48等的致动器。在部件供给机37中预先保持弹性部件 21。一边由CCD (Charge-Coupled Device)摄像机等的探测器确认正极集电体12的位置， 一边由部件供给机37向正极集电体12上移动弹性部件21。弹性部件21可以使用胶带、粘合剂等安装在正极集电体12上。交替地实施卷绕极板群30的工序和配置弹性部件21的工序，使得弹性部件21组入到被卷绕了的极板群30的两个拐角部分31中。再者，实施在正极集电体12上配置弹性部件21的工序的定时(时机)，不限定于图7所示的例子。例如，可以在准备正极板14、隔板15和负极板18的工序与卷绕极板群 30的工序之间实施配置弹性部件21的工序。具体地，可以在供给辊47与贴合辊48之间的运送路径上，在正极集电体12上配置弹性部件21。另外，在最外周部分由负极集电体16 构成的场合，可以在负极集电体16上配置弹性部件21。此外，也可以考虑在隔板15上配置弹性部件21的方法。S卩，可以以弹性部件21被组入到被卷绕了的极板群30的最外周部分的内侧、并在关于卷绕方向的极板群30的至少一方的拐角部分31中的方式，在比卷绕工序的结束时刻靠前的阶段，在正极板14、负极板18或隔板15上配置弹性部件21。在正极集电体12上配置完弹性部件21后，就使卷芯36和运送辊49等再次旋转， 将极板群卷到最后(步骤SQ。一卷完极板群30，就使用胶带19固定卷绕终端部32 (步骤
56)。固定卷绕终端部32后，对极板群30进行压制加工使得变为规定的厚度(步骤
57)。由此，对极板群30给予扁平的形状。使极板群30收容在电池壳体11(或41)内(步骤S8)。向电池壳体11内注入电解液后，将电池壳体11进行封口(步骤S9和S10)。由此，得到具有在拐角部分31组入了弹性部件21的极板群30的电池10。再者，可以省去压制加工。然而，为了确保能够吸收极板群的膨胀的空间，可能认为只要在卷绕极板群时减弱给予极板群的张力即可。但是，若减弱给予极板群的张力，则引起所谓的「卷绕错位」的可能性提高。所谓「卷绕错位」是正极板、负极板和隔板的位置偏离设计上的位置的现象。 「卷绕错位」的发生招致成品率的降低和生产率的降低。另外，为了确保能够吸收极板群的膨胀的空间，也会考虑在卷绕极板群时，代替 「多孔性的弹性部件21」，在卷绕工序的途中对极板群插入某些的夹具的方法。然而，考虑到卷绕极板群的速度非常快，这样的方法不现实。虽然也取决于卷绕圈数等的设计条件，但只要不充分降低卷绕速度，则在卷绕工序的途中对极板群插入夹具是困难的。而且，也不能否定在从卷绕了的极板群中拔出夹具时对隔板等的部件带来损伤的可能性。与此相对，根据本实施方式的方法，不需要减弱给予极板群30的张力，也不需要事后除去弹性部件21。因此，难以招致成品率的降低和生产率的降低。并且，也基本上不存在对隔板15等的部件造成损伤的可能性。再者，在极板群被卷成圆筒状的场合，与扁平的形状的极板群的场合相比，难以引起厚度增加的问题。原因是因为具有圆筒形状的极板群，通过自身紧缚，与扁平的形状的极板群相比难以变形的缘故。但是，这并不妨碍本发明在圆筒状的锂离子二次电池中的应用。(变形例)在实施方式中说明的弹性部件21，也可延伸到与正极活性物质层13的终端重叠的位置。根据这样的结构，可以得到如下的效果。如本领域技术人员所知，负极活性物质层一般地在俯视时比正极活性物质层宽大。另外，为了提高锂离子二次电池的安全性，自以往就将聚苯硫醚等的绝缘带在正极活性物质层的终端，以覆盖正极活性物质层的方式配置在正极板与隔板之间，或者以覆盖负极活性物质层的方式配置在负极板与隔板之间。该绝缘带是与本发明中的弹性部件21不同的部件。然而，如果由一个部件构成本发明中的弹性部件21和以往的锂二次电池中的绝缘带，则具有能够削减部件件数，并且也能够削减工序数的可能性。
如图8所示，变形例涉及的弹性部件21A，关于极板群30的纵向LD，延伸到与正极活性物质层13的终端1 重叠的位置。在与终端1 重叠的位置，弹性部件21A被夹在正极活性物质层13与隔板15之间。如果关于纵向LD，适当调整弹性部件21A的厚度，则可以不勉强地将弹性部件21A的薄壁的部分夹在正极活性物质层13与隔板15之间。弹性部件21A也可以夹在负极活性物质层17与隔板15之间。根据这样的结构，能够切实地确保正极集电体12与负极活性物质层17之间的绝缘，并且能够切实地防止正极活性物质层13 的终端13e附近的不良情况，例如锂析出所导致的短路。并且，也能够避免追加地设置弹性部件21A所导致的部件件数的增加。另外，如图9所示，不只在拐角部分31，而且在极板群30的平直的部分组入弹性部件21A也可以。在图9表示的变形例中，在极板群30的最外周部分的内侧组入了与极板群 30的一周量相当的长度的弹性部件21。实施例实施例1将100重量份的LiCo02、2重量份的乙炔炭黑、3重量份的聚偏二氟乙烯和适量的 N-甲基-2-吡咯烷酮混合，得到正极合剂。将该正极合剂涂布在厚度15 μ m的带状的铝箔制成的正极集电体上。在应该构成极板群的最外周部分的正极集电体的部分不涂布正极合剂，使涂布了的正极合剂在110°C干燥5分钟后进行3次轧制。采用点焊接将铝制的正极引线固定在正极集电体上。为了防止内部短路，以夹着正极引线的方式将聚丙烯制的绝缘胶粘体粘贴在正极集电体上。这样地准备了宽度35mm、 长度460mm、厚度0. 14mm的正极板。将100重量份的鳞片状石墨、换算成固体成分为1重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶的水溶性分散体、1重量份的作为增粘剂的羧甲基纤维素以及适量的水混合，得到负极合剂。将该负极合剂涂布在厚度IOym的带状的铜箔制成的负极集电体上。使涂布了的负极合剂在110°C干燥30分钟后，进行轧制。采用点焊接将镍制的负极引线固定在负极集电体上。为了防止内部短路，以夹着负极引线的方式将聚丙烯制的绝缘胶粘体粘贴在负极集电体上。这样地准备了宽度36mm、 长度450mm、厚度0. 14mm的负极板。接着，隔着隔板而将正极板和负极板组合，形成极板群，并且卷绕极板群。在极板群的两个拐角部分组入了多孔性的弹性部件。使用胶带固定卷绕终端部。由此得到具有参照图3说明了的结构的极板群。作为隔板，使用厚度16 μ m的聚乙烯微多孔膜。作为具有多孔性的弹性部件，使用切割成ImmX ImmX36mm尺寸的方棒状的聚乙烯泡沫(不二纸化工业公司制，特殊聚乙烯泡沫(30倍发泡 独立气泡)、厚度Imm)。为了将弹性部件安装在正极集电体上，使用了粘合剂(丙烯酸系粘合剂)。作为用于固定卷绕终端部的胶带，使用了具有由聚苯硫醚制成的厚度20 μ m的基材和由丙烯酸丁酯制成的厚度5 μ m的粘合剂层的胶带。然后，通过压制加工对极板群赋予了扁平的形状。将得到的极板群收容在由层压包覆材料制成的电池壳体内，作为层压包覆材料，使用了在厚度100 μ m的铝箔的两面贴合了厚度IOym的聚丙烯薄膜的材料。将极板群收容在电池壳体内后，使极板群在85°C的温度下真空干燥2小时。干燥结束后，使用卡尔-费歇尔(Karl-Fischer)式水分计测定含于极板群中的水分量。确认极板群的水分量为IOOppm以下。在按1 2的体积比含有碳酸乙酯和碳酸乙基甲酯的混合溶剂中，以l.Omol/L的浓度溶解了作为电解质的LiPF6。由此得到非水电解液。将非水电解液注入电池壳体内，通过热熔接将电池壳体封口。这样地得到了具有SOOmAh的电池容量(设计值)的角型(方型；prismatic)锂离子二次电池。(比较例1)除了不组入弹性部件以外，采用与实施例1相同的方法制造了角型锂离子二次电池。(比较例2)作为用于固定卷绕终端部的胶带，使用具有图10所示结构的胶带，除此以外，采用与实施例1同样的方法制造了角型锂离子二次电池。图10表示的胶带50，由基材51和设置在基材51的两端的粘合剂层52构成。当采用胶带50时，通过折痕部53伸展，可容许极板群的膨胀，即，本比较例2是再现了日本特开2006-302801号公报的实施例4的例子。〈初始厚度的测定〉制造实施例1、比较例1和比较例2的电池各3个，采用以下的方法测定各电池的初始厚度。再者，刚组装后的各电池，作为设计值具有4. 9mm的厚度。具体地，在20°C的环境下，以恒电流800mA(l. OCmA)充电到电池的电压达到4. 2V, 进而，以恒电压充电到电流衰减到40mA(0.05CmA)充电花费了约2小时，充电后，使用厚度仪用9点测定电池的平坦的部分的厚度，求出9点的平均值作为「电池的初始厚度」。将结果示于表1。表权利要求
1.一种锂离子二次电池，是具有扁平的形状的锂离子二次电池，具有包含正极板、负极板和隔板，并卷成扁平的形状的极板群；和在所述极板群的最外周部分的内侧、并在关于卷绕方向的所述极板群的拐角部分中组入的具有多孔性的弹性部件。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，只在所述拐角部分中组入了所述弹性部件。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中， 所述极板群关于所述卷绕方向具有两个所述拐角部分， 在两个所述拐角部分的每一个中组入了所述弹性部件。
4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中， 所述正极板包含正极活性物质层和正极集电体， 所述负极板包含负极活性物质层和负极集电体，在构成所述极板群的最外周部分的所述正极集电体或所述负极集电体上，未设置所述正极活性物质层或所述负极活性物质层。
5.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述弹性部件由选自聚乙烯、聚丙烯和聚氨酯中的至少一种材料形成。
6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池，其中，所述弹性部件由所述材料的泡沫体构成。
7.—种锂离子二次电池的制造方法，是制造具有扁平的形状的锂离子二次电池的方法，包括准备正极板、隔板和负极板的工序；将所述正极板、所述隔板和所述负极板组合从而形成极板群，并且卷绕所述极板群的工序；以在所述极板群的最外周部分的内侧、并在关于卷绕方向的所述极板群的拐角部分中组入具有多孔性的弹性部件的方式，在比所述卷绕工序的结束时刻靠前的阶段，将所述弹性部件配置在所述正极板、所述负极板或所述隔板之上的工序；和固定所述极板群的卷绕终端部的工序。
8.根据权利要求7所述的锂离子二次电池的制造方法，其中，只在所述拐角部分中组入所述弹性部件。
9.根据权利要求7所述的锂离子二次电池的制造方法，其中， 关于所述卷绕方向，所述极板群具有两个所述拐角部分， 在两个所述拐角部分的每一个中组入所述弹性部件。
10.根据权利要求7所述的锂离子二次电池的制造方法，其中， 所述正极板包含正极活性物质层和正极集电体，所述负极板包含负极活性物质层和负极集电体，在构成所述极板群的最外周部分的所述正极集电体或所述负极集电体上，未设置所述正极活性物质层或所述负极活性物质层。在配置所述弹性部件的工序中，在所述正极板的只有所述正极集电体的部分或者所述负极板的只有所述负极集电体的部分上配置所述弹性部件。
11.根据权利要求7所述的锂离子二次电池的制造方法，其中，在所述准备工序与所述卷绕工序之间、或者所述卷绕工序的途中，实施配置所述弹性部件的工序。
全文摘要
一种锂离子二次电池(10)，具有包含正极板(14)、负极板(18)和隔板(15)，并卷成扁平的形状的极板群(30)；和在极板群(30)的最外周部分的内侧、并在关于卷绕方向的极板群(30)的拐角部分(31)中组入的具有多孔性的弹性部件(21)。弹性部件(21)例如由选自聚乙烯、聚丙烯和聚氨酯中的至少一种材料的泡沫体构成。
文档编号H01M10/052GK102318127SQ20118000108
公开日2012年1月11日 申请日期2011年1月12日 优先权日2010年1月13日
发明者峰谷邦彦 申请人:松下电器产业株式会社