非水电解质二次电池的制作方法

1.本公开涉及一种非水电解质二次电池。


背景技术：

2.锂离子电池等非水电解质二次电池具有一种将电极体收纳在具有开口的外装体内、且用封口板封闭该开口的结构。电极体的结构如下：正极和负极以隔膜夹设在正极与负极之间的方式重叠。
3.例如，专利文献1中公开了：多个正极板和多个负极板以隔膜夹设在正极板与负极板之间的方式层叠的结构的电极体；以及将长条的正极板、负极板以长条的隔膜夹设在上述的正极板与负极板之间的方式重叠后卷绕而成的电极体。在多个正极板和多个负极板以隔膜夹设在正极板与负极板之间的方式层叠的结构的电极体中，集电用的正电极极耳部从各正极板伸出，并且集电用的负电极极耳部从各负极板伸出。在卷绕而成的电极体中，多个正电极极耳部从长条的正极板伸出，并且多个负电极极耳部从长条的负极板伸出，由于卷绕，因此，多个正电极极耳部布置在互相相向的位置上，多个负电极极耳部同样也布置在互相相向的位置上。此外，专利文献2中也公开了一种多个正极板和多个负极板以隔膜夹设在正极板与负极板之间的方式层叠的结构的电极体，其中，正极极耳从正极板伸出，负极极耳从负极板伸出。
4.此外，在所有种类的电池中，都设计成负极的活性物质的容量大于正极的活性物质的容量，在将正极板与负极板相向后重叠的类型的电池中，设计成正极板的活性物质涂布范围一定会落入负极板的活性物质涂布范围内，并且设计成负极活性物质的涂布部分超越(探出)正极活性物质的涂布部分。而且，为了尽可能地提高电池的容量，设计成尽可能使正极活性物质和负极活性物质的涂布部分的面积增大。
5.专利文献1：日本公开专利公报特开2013-175407号公报
6.专利文献2：中国专利授权公告100590927号公报


技术实现要素：

7.如专利文献1、2中的公开，在用于集电的极耳形成于正极板和负极板上的电池中，在将正极板和负极板的一部分切割来形成极耳时，可能会生成毛刺。尤其是，在形成角部时容易生成毛刺，电极极耳的根源部分相当于容易生成毛刺的部分。
8.然而，在为了增加电池容量而设计成在正极板中使正极活性物质的涂布部分的面积尽可能增大时，出现了正极极耳的根源部分与负极板重合的状况。虽然用隔膜将两者隔开，但是如果毛刺在正极极耳的根源部分生成，则存在如下的问题，即，因该毛刺是金属而突破隔膜后与负极板接触，从而可能会发生短路。
9.本公开所涉及的非水电解质二次电池构成为如下，上述非水电解质二次电池包括：电极体，所述电极体包括正极板和负极板；方形外装体，所述方形外装体具有开口且收纳所述电极体；封口板，所述封口板封闭所述开口；电极端子，所述电极端子设置于所述封
口板；第一集电体，所述第一集电体布置在所述电极体与所述封口板之间且与所述电极端子连接；第二集电体，所述第二集电体布置在所述电极体与所述方形外装体的侧壁之间且与所述第一集电体连接；以及极耳组，所述极耳组从所述电极体向所述侧壁一侧伸出且与所述第二集电体连接，所述第二集电体由具有与所述侧壁平行的面的平板构成，所述极耳组具有正极极耳组和负极极耳组，并且在与所述第二集电体连接的连接部侧，所述极耳组以与所述侧壁平行的方式折弯，所述正极极耳组是将多个从所述正极板伸出的正极极耳捆绑起来而构成的，所述负极极耳组是将多个从所述负极板伸出的负极极耳捆绑起来而构成的，所述正极板包括正极芯体和涂布到该正极芯体上的正极活性物质，所述正极极耳从所述正极芯体伸出，并且，所述正极芯体的、所述正极极耳所伸出的那一侧的端部及其附近的表面被包含绝缘物质的保护层覆盖且该保护层是露出的，在所述电极体，所述正极板和所述负极板以隔膜夹设在所述正极板与所述负极板之间的方式重叠，所述负极板的一个端部与所述正极板中的所述保护层相对。
10.也可以是：所述正极极耳组位于所述电极体的一个端面上，所述负极极耳组位于所述电极体的另一个端面上。
11.优选的是：俯视时，所述保护层的端部与所述负极板的一个端部之间的间隔在0.1mm以上。
12.也可以是：所述保护层还设置在所述正极极耳的一部分上。
13.也可以是：所述绝缘物质是无机氧化物。
14.本公开所涉及的非水电解质二次电池中，正极板的正极极耳所伸出的那一侧的端部部分被保护层覆盖，负极板的端部与该保护层相对，因此确保较高的安全性。
附图说明
15.图1是示出本公开的实施方式所涉及的非水电解质二次电池的立体图；
16.图2是图1的电池的剖视图；
17.图3是示出本公开的实施方式所涉及的第二集电体的图；
18.图4是本公开的实施方式所涉及的正极板的俯视图；
19.图5是本公开的实施方式所涉及的负极板的俯视图；
20.图6是本公开的实施方式所涉及的电极体的俯视图；
21.图7是示意性地示出本公开的实施方式所涉及的正极板－负极板－隔膜的位置关系的图；
22.图8是示意性地示出比较方式所涉及的正极板－负极板－隔膜的位置关系的图；
23.图9是示出在折弯极耳组前的第二集电体与极耳组的连接部附近的图；
24.图10是示出在折弯极耳组后的第二集电体与极耳组的连接部附近的图；
25.图11是示出在折弯极耳组前将极耳组连接到第二集电体上的电极体的立体图；
26.图12是示出包括多个电极体的电极体群的图；
27.图13是示出通过第一集电体及第二集电体互相连接的多个电极体群和封口板的图。
具体实施方式
28.下面，基于附图对本公开的实施方式进行详细说明。下面的对优选实施方式的说明仅为从本质上说明本公开的示例，并没有限制本公开、其应用对象或其用途的意图。在下面的附图中，为了简化说明，用同一符号示出实质上具有相同的功能的构成单元。
29.＜电池的整体结构＞
30.图1是示出本公开所涉及的非水电解质二次电池的立体图。图2是沿平行于纸面的方向切开图1的电池的剖视图。如图1、图2所示，非水电解质二次电池20包括电池壳体100，该电池壳体100由具有开口的有底方筒状的方形外装体1和封闭方形外装体1的开口的封口板2构成。
31.方形外装体1具有底部1a、一对第一侧壁1b、1c、一对第二侧壁1d、1e。一对第一侧壁1b、1c朝向互相相对的方向布置。一对第二侧壁1d、1e朝向互相相对的方向布置。一对第一侧壁1b、1c垂直于封口板2的长边方向，一对第一侧壁1b、1c的面积小于一对第二侧壁1d、1e的面积。
32.电极体3和电解质一起收纳在方形外装体1内，该电极体3包括正极板4和负极板5。在本实施方式中，电极体3是正极板4和负极板5以隔膜夹在正极板4与负极板5之间的方式卷绕而成的扁平状的电极体。电极体3的卷绕轴以垂直于第一侧壁1b、1c且与第二侧壁1d、1e平行的方式延伸。需要说明的是，电极体3并不限于卷绕电极体，例如，也可以是多个正极板4和负极板5以隔膜夹在正极板4与负极板5之间的方式层叠而成的层叠电极体。
33.需要说明的是，在图2中，符号10表示布置在封口板2与正极端子8之间的外部侧绝缘部件，符号12表示布置在封口板2与负极端子9之间的外部侧绝缘部件。符号11表示布置在封口板2与第一正极集电体61之间的内部侧绝缘部件，符号13表示布置在封口板2与第一负极集电体71之间的内部侧绝缘部件。符号14表示布置在方形外装体1的内部且收纳电极体3的箱状或袋状的绝缘片。符号15表示设置在封口板2上的电解液注液孔。符号16表示密封电解液注液孔15的密封部件。符号17表示设置在封口板2上的排气阀。
34.在非水电解质二次电池20中，将电极体3的卷绕轴所延伸的方向上的一侧设为正极侧，另一侧设为负极侧。下面，主要对正极侧进行说明，有时省略对负极侧的说明。
35.＜电极体的结构＞
36.如图4所示，正极板4呈长条的带状，正极板4在正极芯体(例如铝箔)的两面具有形成有正极活性物质层4a的区域。多个正极极耳4b从正极板4的短边方向上的一端的正极芯体以凸状伸出。正极板4的短边方向上的一端及其附近的正极芯体的表面被保护层4c覆盖。即，从正极板4的沿长边方向延伸的一个边(端部)朝向正极板4的长边中心轴方向，以一定的宽度设置有保护层4c。此外，在正极极耳4b的根源部分也设置有保护层。保护层4c包含绝缘物质，例如可以将保护层4c设为树脂制的绝缘层，也可以将保护层4c设为包含无机氧化物即陶瓷及树脂粘合剂的层。作为保护层4c的一例，可列举包含氧化铝粉末、作为导电材料的碳材料、作为粘结材料的聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride)的层。
37.如图5所示，负极板5呈长条的带状，负极板5在负极芯体(例如铜箔)的两面具有形成有负极活性物质层5a的区域。多个负极极耳5b从负极板5的短边方向上的一端的负极芯体以凸状伸出。
38.如图6所示，正极板4和负极板5以隔膜夹设在两者之间的方式重叠，通过将它们卷
绕来形成电极体3。在电极体3，卷绕轴沿着将正极极耳组40和负极极耳组50连结起来的方向(图6的横向)延伸，在垂直于卷绕轴的电极体3的端面中，正极极耳组40位于一个端面上，负极极耳组50位于上述一个端面的相反侧的另一个端面上。通过如上所述的位置关系，容易防止电池内的短路。
39.接下来，利用图7、图8对电极体3中的正极板4与负极板5之间的位置关系进行说明。图7是示意性地示出本实施方式中的正极板4－负极板5－隔膜95的位置关系的图，图8是示意性地示出比较方式中的正极板4－负极板52－隔膜95的位置关系的的图。
40.如背景技术中的说明，通常，在将正极板和负极板重叠的结构的电池中，设计成正极板的活性物质涂布范围一定会落入负极板的活性物质涂布范围内，并且设计成负极活性物质的涂布部分超越(探出)正极活性物质的涂布部分。在进行如上所述的设计时，为了可靠地做到负极活性物质的涂布部分超越正极活性物质的涂布部分，如图8所示，通常布置成使负极板52的、负极极耳52b所伸出的那一侧的端部52d的相反侧的端部(一个端部)52e位于比正极板4的、正极极耳4b所伸出的那一侧的端部(正极板4上的保护层4c的端部)4d更靠近外侧的位置上。由此，来实现如下的设置方式，即：即使在制造工序(卷绕工序)中负极板52的一个端部52e的位置相对于正极板4偏移一些，也可靠地使负极活性物质的涂布部分超越正极活性物质的涂布部分。
41.需要说明的是，与设置在正极板4上的保护层4c相同的部分还设置在正极极耳4b的根源部分，在图8中，负极板52的一个端部52e位于设置在正极极耳4b上的保护层的上端4f与正极板4的端部4d之间。而且，隔膜95的一个端部95e与负极板52的负极极耳52b相对，另一个端部95d与正极板4的正极极耳4b相对，从而构成为隔膜95将正极活性物质层4a和负极活性物质层52a全部覆盖。
42.然而，加强卷绕时的位置控制时，虽然上述的设定会成为对于制造工序的位置精度来说是过于安全的设定，然而关于安全性的设计条件并没有得到改善。而且，在形成正极极耳时，极耳的根源部分是角部并且是相当于容易生成毛刺的部分，因此，如果在正极极耳4b的根源部分生成毛刺，则存在如下的问题，即：由正极芯体形成的毛刺突破隔膜95后与负极板52接触，从而可能会发生短路。
43.于是，在本实施方式中，如图7所示，将负极板5的一个端部5e的位置设在正极板4的对应的端部(保护层4c的端部)4d的内侧，使上述端部5e与正极板4的保护层4c相对。通过如上所述的位置关系，即便万一在正极极耳根源部分存在毛刺，由于在与该毛刺相对的位置上不存在负极板5，因此不会发生由毛刺引起的短路。而且，优选的是：在电极体3处于隔着隔膜95重合后卷绕而成的状态时，俯视时(从垂直于正极板4和负极板5的面的方向观察)，将正极板4的保护层4c的端部即端部4d与负极板5的一个端部5e之间的间隔设在0.1mm以上。由此，能够可靠地防止由毛刺引起的短路。如果将该间隔设在0.15mm以上，则能更可靠地防止短路，因此更优选。
44.图8所示的比较方式和图7所示的本实施方式只是负极板5、52的一个端部5e、52e的位置不同，除此之外的构成方式、结构是相同的。
45.＜电极体的集电的结构＞
46.在封口板2上，设置有作为朝向外部的电极端子的正极端子8和负极端子9。正极端子8经由正极集电体6与正极极耳组40电连接，正极集电体6由第一正极集电体61和第二正
极集电体62构成。负极端子9经由负极集电体7与负极极耳组50电连接，负极集电体7由第一负极集电体71和第二负极集电体72构成。
47.第一正极集电体61的剖面呈近似l字状，第一正极集电体61布置在电极体3与封口板2之间。具体而言，第一正极集电体61具有沿封口板2布置的第一区域和从第一区域的端部折弯的第二区域。第二区域沿着第一侧壁1b朝向底部1a侧延伸。第一正极集电体61与正极端子8连接。负极侧的构成方式也相同。
48.第二正极集电体62布置在电极体3与方形外装体1的第一侧壁1b之间。具体而言，第二正极集电体62由具有与第一侧壁1b平行的面的平板构成，且沿着第一侧壁1b朝向底部1a侧延伸。第二正极集电体62与第一正极集电体61连接。负极侧的构成方式也相同。
49.图3示出第二正极集电体62。第二正极集电体62具有将近似矩形状的平板的一部分弯曲而成的结构，其具有集电体连接部62a、倾斜部62b和极耳连接部62c。集电体连接部62a与第一正极集电体61连接。正极极耳组40连接在极耳连接部62c上。倾斜部62b将集电体连接部62a和极耳连接部62c连结，倾斜部62b相对于两者是倾斜的。
50.在集电体连接部62a设置有凹部62d。在凹部62d设有通孔62e。在凹部62d，集电体连接部62a与第一正极集电体61接合。进而，在第二正极集电体62设置有熔断部66。
51.接下来，对正极极耳组40的折弯情况和正极极耳组40与第二正极集电体62的连接情况进行说明。需要说明的是，由于负极侧具有与正极侧几乎相同的构成方式、结构，因此，以下仅对正极侧进行说明。图9示出折弯正极极耳组40前的第二正极集电体62与正极极耳组40的连接部附近。图11示出折弯正极极耳组40和负极极耳组50前的将正极极耳组40连接到第二正极集电体62上、将负极极耳组50连接到第二负极集电体72上的电极体3。
52.正极极耳组40与第二正极集电体62中的极耳连接部62c连接。具体而言，如图9所示，在折弯正极极耳组40前，将正极极耳组40布置到第二正极集电体62中的极耳连接部62c上的状态下，接合(焊接)极耳连接部62c和正极极耳组40，由此形成连接部63。
53.这里，如图9所示，正极极耳组40靠近构成第二正极集电体62的平板的宽度方向上的一侧(图9中的右侧)，且与第二正极集电体62的极耳连接部62c连接。即，正极极耳组40与极耳连接部62c的连接部63靠近平板的宽度方向上的正极极耳组40的根源侧(宽度方向一侧，图9中的右侧)。由此，在将正极极耳组40折弯时，能够更可靠且稳定地在正极极耳组40的根源附近形成弯曲形状。
54.图10是示出折弯正极极耳组40后的、第二正极集电体62与正极极耳组40的连接部附近的图。通过折弯正极极耳组40，能够使相对于电极体3的第一主面3a和第二主面3b近似平行地布置的(参照图9、图11)第二正极集电体62中的极耳连接部62c朝向近似垂直于电极体3的卷绕轴的方向。即，正极极耳组40在与第二正极集电体62连接的连接部63侧，与第一侧壁1b平行地折弯。利用胶带80将折弯后的状态的正极极耳组40固定在电极体3上。
55.通过如上所述的构成方式，能够在没有将第二正极集电体62折弯的情况下，折弯正极极耳组40。由此，通过简单的方法，能够制造体积能量密度高的非水电解质二次电池。
56.需要说明的是，如上所述，负极侧的构成方式也与正极侧相同，在图11，72a表示集电体连接部，72b表示倾斜部，72c表示极耳连接部。
57.本实施方式所涉及的非水电解质二次电池，通过将正极极耳组40和负极极耳组50折弯，能够在没有将第二集电体62、72折弯的情况下实现体积能量密度高的电池，由于将负
极板5的一个端部5e布置在与正极板4的保护层4c相对的位置上，因此能够防止。电池内的短路。
58.(其他实施方式)
59.上述的实施方式是本技术的发明的示例，本技术的发明并不限于上述的例子，也可以在上述的例子中组合公知常识、惯用技术、公知技术，或替换其中的一部分。此外，所属技术领域的技术人员能够容易想到的改良发明也包括在本技术的发明中。
60.非水电解质二次电池20也可以包括多个电极体3。图12是示出包括多个电极体3的电极体群300的图。如图12所示，非水电解质二次电池20包括多个(两个)电极体3。在各电极体3的正极极耳组40，分别连接有第二集电体62。通过排列多个电极体3、3且用胶带90将它们固定在一起，由此形成电极体群300。图13是示出利用第一正极集电体61和第二正极集电体62互相连接的电极体群300和封口板2的图。
61.－符号说明－
[0062]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
方形外装体
[0063]
1b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一侧壁(侧壁)
[0064]
1c
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一侧壁(侧壁)
[0065]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
封口板
[0066]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电极体
[0067]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
正极板
[0068]
4b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
正极极耳
[0069]
4c
ꢀꢀꢀꢀꢀ
保护层
[0070]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
负极板
[0071]
5b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
负极极耳
[0072]
5e
ꢀꢀꢀꢀꢀ
负极板的一个端部
[0073]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
正极端子(电极端子)
[0074]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
负极端子(电极端子)
[0075]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀ
非水电解质二次电池
[0076]
40
ꢀꢀꢀꢀꢀ
正极极耳组(极耳组)
[0077]
50
ꢀꢀꢀꢀꢀ
负极极耳组(极耳组)
[0078]
61
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一正极集电体(第一集电体)
[0079]
62
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二正极集电体(第二集电体)
[0080]
71
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一负极集电体(第一集电体)
[0081]
72
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二负极集电体(第二集电体)
[0082]
95
ꢀꢀꢀꢀꢀ
隔膜。