非水电解质电池、电池模块、以及电池组的制作方法_4

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的非水电解质电池,W及 包括所述电池模块的电池组。非水电解质电池可W是第一实施方案的非水电解质电池。
[0091] 电池模块的实例包括那些包括串联或并联电连接的多个单元电池的电池模块,W 及那些包括包含串联电连接的多个单元电池的单元和包含并联电连接的多个单元电池的 另一个单元的电池模块。
[0092] 多个非水电解质电池的串联或并联电连接的形式的实例包括各自具有容器的多 个电池的串联或并联电连接,W及容纳于公共小室中的多个电极组的串联或并联电连接。 根据前者的一个特定实例,多个非水电解质电池的正电极和负电极端子通过金属汇流排连 接。金属汇流排的材料的实例包括侣、儀W及铜。根据后者的一个特定实例,多个电极组在 通过隔膜电化学绝缘的情况下容纳于一个小室中,并且运些电极组是串联电连接的。当串 联电连接的电池的数目是5至7时,实现关于铅蓄电池的适当的电压兼容性。包括将六个 各自具有含有由LixNiiyzC〇yMnz〇2(〇《X《1. 1,0《y《0. 5,0《Z《0. 5)表示的复合氧 化物的正电极的非水电解质电池电学并且串联连接的单元的电池模块在高溫下提供优良 循环寿命。
[0093] 参考图5和6详细描述了电池组。多个由图3中显示的平面非水电解质电池组成 的单元电池21W此方式堆叠,使得伸出的负电极端子6和正电极端子7W相同方向取向, 并且通过胶带22粘合W制成电池模块23。运些单元电池21如图6中所示彼此电学串联连 接。
[0094] 印刷电路板24位于单元电池21的延伸负电极端子6和正电极端子7的侧面的相 对侧。如图6中所示,热敏电阻25、保护电路26W及连接外部装置的通电端子27安装于印 巧IJ电路板24上。绝缘板(未显示)安装于印刷电路板24与电池模块23相对的表面上,从 而避免与电池模块23的线路的不必要的连接。
[0095] 正电极引线28连接至位于电池模块23的最下层的正电极端子7,并且其端部插入 印刷电路板24的正电极连接件29并且与其电连接。负电极引线30连接至位于电池模块 23的最上层的负电极端子6,并且其端部插入印刷电路板24的负电极连接件31并且与其 电连接。运些连接件29和31通过形成于印刷电路板24上的线路32和33连接至保护电 路26。
[0096] 热敏电阻25用于检测单元电池21的溫度。检测信号发送至保护电路26。在预定 条件下,保护电路26可关闭保护电路26与连接外部仪器的通电端子27之间的正接线34a 和负接线34b。举例来说,预定条件指当热敏电阻25的检测溫度变成预定溫度或更高时。 或者,预定条件指当检测到单元电池21的过充电、过放电W及过电流时。过充电检测可对 各个单元电池21或电池模块进行。当检测各个单元电池21时,可检测电池电压,或可检测 正电极或负电极电位。在后者情况下,要用作参比电极的裡电极插入各个单元电池21。在 图5和6的情况下,用于电压检测的接线35连接至单元电池21并且检测信号通过接线35 发送至保护电路26。
[0097] 包含橡胶或树脂的保护薄片36布置于电池模块23除伸出正电极端子7和负电极 端子6的侧面平面W外的=个侧面平面上。
[0098] 电池模块23与各个保护薄片36和印刷电路板24 -起容纳于壳体37中。目P,保 护薄片36布置于沿壳体37的长侧面方向的两个内部平面上和沿短侧面方向的内部平面中 的一者上。印刷电路板24布置于沿短侧面方向位于相对侧的另一个内部平面上。电池模 块23位于由保护薄片36和印刷电路板24包围的空间中。盖子38附接于壳体37的上部 平面。
[0099] 为固定电池模块23,可使用热可收缩带代替胶带22。在此情况下,电池模块是如 下粘合:通过将保护薄片放置在电池模块的两个表面上,旋转热可收缩带,并且使热可收缩 带热收缩。
[0100] 在图5和6中,示出了将单元电池21串联连接的形式。然而,为增加电池容量,可 将电池并联连接。或者,可通过将串联连接与并联连接组合来形成电池。组装的电池组可 串联或并联连接。
[0101] 电池组的实施方案根据用途适当地改变。根据所述实施方案的电池组适合地用于 在高电流下需要优良循环特征的应用。其具体地说用作数码相机、诸如两轮或四轮混合动 力电动车辆等车辆、两或四轮电动车辆W及辅助自行车的电源。特别地,其适合用作汽车用 电池。
[0102] 上文所描述的第二实施方案包括第一实施方案的非水电解质电池,从而提供在高 溫下具有改善的高速率充电-放电循环寿命性能和大电流放电性能的电池模块和电池组。 因此,由此提供的电池模块和电池组适合作为用作起动车辆的电源的铅电池的电源替代 物,或作为安装于混合动力车上的车内二次电池。
[0103] [实施例]
[0104] W下参考W上所描述的图式描述本发明的实施例。在不背离本发明范围的情况 下,本发明将不限于W下实施例。
[0105] (实施例1)
[0106] <负电极的制备>
[0107] 将作为负电极活性材料的平均二次粒径是8ym并且Li吸收电位是1.55V(相对 于Li/L〇的铁酸裡化i4/3Tig/3〇4)粉末、作为导电剂的平均粒径是0. 4ym的碳粉W及作为 粘合剂的聚偏二氣乙締(PVdF)W90:7:3的重量比混合,并且将混合物分散于n-甲基化咯 烧酬(NI巧溶剂中W制备浆液。
[0108] 活性材料的二次粒子和一次粒子尺寸是使用激光衍射粒径分布分析仪(由 Shima化UCo. ,Ltd.制造,型号SALD-300)和电子显微镜来测量。首先,将约0.Ig样品放 置于例如烧杯中,添加表面活性剂和1至2血蒸馈水并且充分揽拌,并且注入揽拌中的水浴 中。使用激光衍射粒径分布分析仪,每隔2秒测量64次光强分布,分析粒径分布数据,并且 将具有50%累积频率分布的粒径值50)记录为平均粒径。此外,作为使用电子显微镜观察 的结果,发现负电极活性材料中一次粒子(单独存在并且不构成二次粒子的一次粒子)的 比例就体积比来说是20%,并且一次粒子的平均粒径是0.6ym。
[0109] 将由此获得的浆液涂覆于纯度是99重量%的侣锥集电体上,干燥,并且接着压制 (压制力:0.12吨/mm)集电体,从而制备电极密度是2.Ig/cm3的负电极。另一方面,由通 过电子显微镜拍照的电极的截面的图像来看负电极集流体的厚度Ln是16ym。含负电极活 性材料的层的厚度是45ym。
[0110] 另一方面,含负电极活性材料的层的重量(NW)是20g。当负电极的充电电压相对 于Li电位达到IV(相对于Li/L〇时获得的充电容量/重量(NC)使用NW计算为ISOmAh/ g。当负电极的充电电压相对于Li电位达到1V(相对于Lizin时的充电容量是如W下所 描述进行测量。
[0111] 制备S电极电池,其包括从负电极裁剪的2cmX2cm的工作电极、Li金属条参比电 极W及Li金属锥(2.lcmX2.Icm)对电极。巧慢当工作电极的电位通过W0.IC的速率充 电(Li吸收反应)相对于参比电极达到IV时的充电容量(Ah),将所述值除W工作电极中含 负电极活性材料的层的重量NW(g),并且将值记录为充电容量/重量NC。
[0112] 负电极的密度是如下测量。
[0113] 将两侧涂有浆液的负电极裁剪成5cmX5cm的片状物,并且测量电极的总重量和 厚度。随后,使用丙酬将含负电极活性材料的层从负电极的两侧移除,测量集电体的重量和 厚度,并且通过式(2)计算负电极密度P(g/cm3):
[0114] P= (Wo-Wi) / (灯。-Tl)X巧似
[011引其中W。是总电极重量(g),Wi是集电体重量(g),T。是电极厚度(cm),Tl是集电体 厚度(cm),S是负电极面积,并且在此情况下是25cm2。
[0116] 或者,将含负电极活性材料的层从由此制得的负电极上移除,使用例如有机溶剂 或水溶液将活性材料与含负电极活性材料的层分离,并且接着使用激光衍射粒径分布分析 仪W与上文所描述相同的方式测定平均粒径。
[0117] <正电极的制备>
[011引将作为正电极活性材料的平均粒径是5ym的氧化裡儀钻儘化iNi0.5Co0.2Mn0.302) 粉末、作为导电材料的石墨粉W及作为粘合剂的聚偏二氣乙締(PVdF)W90:7:3的重量比 混合,将混合物分散于n-甲基化咯烧酬(NI巧溶剂中W制备浆液。将浆液涂覆于侣锥(纯 度:99. 95重量% )上,干燥并且接着压制(压制力:0.25吨/mm)侣锥,从而制备电极密 度是3. 3g/cm3的正电极。另一方面,从通过电子显微镜拍照的正电极的截面的显微镜图像 来看正电极集流体的厚度Ln是13ym。含正电极活性材料的层的厚度是30ym。
[0119] 含正电极活性材料的层的重量(PW)是25g。当正电极的最大充电电
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