非水电解液二次电池的制作方法_2

文档序号:9308814阅读:来源:国知局
的高密度区域105 ;以及相邻于从正极集电极101抽出的正极引出片109的活性材料非涂覆区域102的、在其中活性材料的存在量少于高密度区域105中的活性材料的存在量的区域107。
[0028]其中活性材料的存在量少的区域107可以通过从相邻的高密度区域形成阶梯部分以便减少活性材料的涂覆量、或者通过形成其中以使得活性材料的厚度从非涂覆区域102朝向高密度区域105增加的方式涂覆活性材料的锥形部分108来获得。
[0029]负极200在负极集电极201的表面上具有负极活性材料层203,并且负极集电极引出片209从负极集电极201抽出。除面对正极引出片的负极部分之外的负极200的负极活性材料层203具有大于正极活性材料层的面积的面积,并且将布置做成使得负极存在于其中正极经由隔离物面对负极的全部部分中,由此防止电流密度在负极的周围部分中增加。
[0030]这防止了在负极的周围部分处接收在充电期间被转移到负极侧的锂离子时的故障,以由此防止金属锂沉积为枝状晶体。
[0031]另一方面,如在图1B和IC中图示的那样,在正极引出片的附近区域中,在正极引出片109中提供的、其中活性材料的存在量少的区域107延伸直到正极经由隔离物面对的负极的周围部分。
[0032]在正极引出片109的负极侧表面上,其中活性材料的存在量少的区域107延伸直到其中不存在负极的区域。然而,要在电池的充电期间被转移到负极的周围部分的锂离子的量少于任何其他部分,因此,可以防止由转移自从负极的外围突出的部分的锂离子所造成的金属锂的沉积。
[0033]图2A和2B是每个图示了在正极引出片中提供的、其中正极活性材料的存在量少的区域和负极之间的位置关系的视图。图2A是图示了其中以锥形形状来形成其中正极活性材料的存在量少的区域107的示例的视图。
[0034]虽然依赖于要产生的电极的形状(非涂覆区域的宽度、集电极的厚度),但是,为了展现本发明的效果、压缩后的活性材料层的多孔性等等,其中活性材料的存在量少的区域107需要满足以下条件:关于与所述区域107相对的区域的负极活性材料而要被插入/释放的锂离子的量大于关于所述区域107的正极活性材料而要被插入/释放的锂离子的量。
[0035]进一步地,优选地是,将从其中活性材料的存在量少的区域107在正极引出片的抽出方向上的前端部到负极的前端部的距离D设置为8 mm或更小。这是因为,当距离D被设置为8 _或更小时,在负极的前端部处的锂的沉积被充分抑制。另一方面,为了防止在正极引出片和负极活性材料层之间的短路,优选地是,将距离D设置为3 mm或更大。进一步地,必须将距离D设置为小于其中活性材料的存在量少的区域107的宽度。
[0036]图2B是图示了其中由阶梯部分形成其中活性材料的存在量少的区域107的示例的视图。如在图2A中图示的锥形部分的情况下,优选地是,将从其中活性材料的存在量少的区域107在正极引出片的抽出方向上的前端部到负极的前端部的距离D设置为8 mm或更小。另一方面,为了防止正极引出片和负极活性材料层之间的短路,优选地是,将距离D设置为3 mm或更大。进一步地,必须将距离D设置为小于其中活性材料的存在量少的区域107的宽度。
[0037]如上文描述的那样,在正极引出片的表面上提供其中活性材料的存在量少的区域107。因此,即便当由于隔离物的热收缩而正极引出片的正极活性材料涂覆表面接触其相对的负极活性材料涂覆表面时,与其中正极引出片的铝表面与负极的表面彼此进行接触的情况相比,流动的电流被限制,这是因为正极活性材料的导电性比铝的导电性低得多。
[0038]因此,与其中正极引出片的铝表面与负极表面彼此进行直接接触的情况相比,增强安全性是可能的。特别地,通过将具有比锂钴复合氧化物低的导电性的锂锰复合氧化物用作正极活性材料,可以提供具有更高安全性的锂离子电池。
[0039]图3A和3B是每个图示了根据本发明的电池的示例的视图。图3A是图示了如从层压表面观察到的、被收容在覆盖材料内部的电池元件的层压的平面视图,并且图3B是沿着图3A的线C-C’取得的横截面视图。
[0040]非水电解液二次电池10在由虚拟线表示的类薄膜的覆盖材料20内部具有电池元件的层压70。
[0041]在图3A和3B中图示的电池中,在彼此相反的方向上抽出正极引出片109和负极引出片209,并且经由隔离物50层压四对正极和负极100和200。
[0042]诸如绝缘胶带之类的绝缘构件60被粘着到范围从每个正极的正极引出片109的抽出部分到其中活性材料的存在量少的区域107的区域。
[0043]可以如下那样集成电池元件的层压70。经由隔离物层压正极和负极。然后,通过超声波焊接法等等,分别在正极侧接合部110和负极侧接合部210处将多个正极引出片109和多个负极引出片209分别接合到正极端子30和负极端子40。最后,在多个位置处粘着绑带(binding tape)72。
[0044]绝缘构件在其与抽出正极片的侧相对的侧上具有足够大以达到在正极引出片的层压方向上彼此相邻的每个负极的负极活性材料层的端面、或者达到每个负极的负极集电极的端面的厚度。
[0045]通过将具有足够大以达到每个负极200的端部的厚度的绝缘构件60粘着到正极,每个负极的端部可以被保持。
[0046]因此,即便当电池接收到朝向正极引出片的方向上的大的冲击而使负极引出片209被切断而使负极向正极引出片侧移动时,也可以防止正极和负极彼此进行接触,由此可以提供具有更高的安全性的非水电解液二次电池。
[0047]进一步地,在根据本发明的电池中,相同极性的电极被分别布置在层压的两个端部处。在图示的示例中,负极200被分别布置在两个端部处。因此,即使类薄膜的覆盖材料20破裂,也可以通过外部导电性构件来防止短路电流的流动,由此可以增强安全性。
[0048]图4A和4B是图示了本发明中的使用绝缘构件来抑制负极的移动的结构的视图。图4A是图不了用于抑制负极的移动的结构的不例的视图,并且图4B是图不了用于抑制负极的移动的结构的另一示例的视图。
[0049]如在图4A中图示的那样,在正极引出片109的抽出部分和其中活性材料的存在量少的区域107之间的区域之上,诸如绝缘胶带之类的绝缘构件60被粘着到正极100的正极引出片109的表面。
[0050]绝缘构件60在电池层压的层压方向上延伸并且达到不超过负极200的端面的厚度的1/2的部分。
[0051]具体地,绝缘构件60被布置成使得满足O < s < 0.8t (s:相邻的绝缘构件60之间的空间,t:负极200的厚度),由此有可能抑制负极在施加冲击时移动。
[0052]进一步地,优选的是,将绝缘构件的宽度W设置为等于或大于4 mm并且等于或小于12 mm的值。当宽度W小于4 mm时,未充分展现移动抑制效果;而当宽度W大于12 mm时,与电池容量无关的电池体积不利地增加。
[0053]在图4B的示例中,其中活性材料的存在量少的区域107的锥形部分的一部分被绝缘构件60覆盖。
[0054]在粘着部分处形成电解液不可渗透部分107a,其中由绝缘构件覆盖其中活性材料的存在量少的区域107的锥形部分的一部分。
[0055]电解液不可渗透部分107a的形成可以防止锂离子在充电期间从被绝缘构件所覆盖的锥形部分的该部分转移到其不被绝缘构件所覆盖的部分。
[0056]因此,将要从被绝缘构件所覆盖的锥形部分的部分与其不被绝缘构件所覆盖的部分之间的边界部分转移到负极侧的锂离子的量减少,由此有可能防止锂离子沉积在负极侧处。
[0057]可以通过将稳定的绝缘材料浸渍或填充到电池的电解液来形成电解液不可渗透部分107a。例如,当产生正极时,在压力和加热下执行诸如聚丙烯之类的热塑性树脂材料的填充。
[0058]下文描述了针对根据本发明的非水电解液二次电池的制造方法的示例。
[0059]通过在作为有机溶剂的N-甲基吡咯烷酮中分散作为诸如锂锰复合氧化物之类的正极活性材料的主要材料的粒子(体积平均直径?ο μ m,通过激光衍射类型的粒子尺寸分布测量装置进行测量)、作为导电性赋予(imparting)剂的碳黑(carbon black)、以及作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVDF)而获得的浆液(slurry)通过使用随后将描述的冲模头而连续地涂覆到以带状的20 ym厚度的铝集电极上,其中离两端的每一个18 mm的区域被设置为非涂覆部分,之后跟着通过干燥炉对N-甲基吡咯烷酮的蒸发与干燥,以形成正极混合物层。
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