非水电解质电池及电池包的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式设及非水电解质电池及电池包。
【背景技术】
[0002] 负极中使用铁酸裡的非水电解质电池与负极中使用碳材料的裡离子电池相比安 全性优异。另一方面，该非水电解质电池与裡离子电池相比能量密度低，运成为课题。
【发明内容】
[0003] 发明所要解决的课题
[0004] 本发明所要解决的课题W提供安全性和体积能量效率优异的电池包W及能实现 该电池包的非水电解质电池为目的。
[O(K)日]用于解决课题的手段
[0006] 根据一个实施方式，提供包括外包装体、收纳于外包装体内的正极、W及收纳于外 包装体内的负极的非水电解质电池。外包装体满足下述（1)式。
[0007] 0. 15《灯min/Tmax)《1 (1)
[0008] 其中，Tmax为外包装体的高度、宽度及厚度中的最大值，Tmin为外包装体的高度、 宽度及厚度中的最小值。
[0009] 正极含有组成式Liia化xC〇yMnz〇2( - 0. 1《a《0. 4、0. 1《x/ (y+z)《1. 3)所表 示的正极活性物质。负极含有尖晶石型的铁酸裡。非水电解质电池的额定容量在5AhW上 且200AhW下的范围内。W额定容量为基准的充电状态为50%时的开路电压在2. 12VW上 且2. 24VW下的范围内。
[0010] 此外，根据一个实施方式，还提供包括实施方式的非水电解质电池的电池包。
【附图说明】
[0011] 图1为表示使实施方式的非水电解质电池的充电状态（SOC)变化时的正极和负极 的充电曲线的图。
[0012] 图2为实施方式的方型非水电解质电池的外观图。
[0013] 图3为图2的非水电解质电池中所使用的电极组的部分展开立体图。
[0014] 图4为实施方式的方型非水电解质电池的外观图。
[0015] 图5为实施方式的方型非水电解质电池的主要部分的立体图。
[0016] 图6为实施方式的扁平型非水电解质电池的外观图。 阳017] 图7为实施方式的扁平型非水电解质电池的外观图。
[0018] 图8为实施方式的圆筒型非水电解质电池的外观图。
[0019] 图9为实施方式的圆筒型非水电解质电池的外观图。
[0020] 图10为表示实施方式的电池包的电路的框图。
[0021] 图11为表示实施方式中使用的S电极式电池单元的示意图。
[0022] 图12为表示实施方式的电池组的立体图。
【具体实施方式】
[0023] W下参照附图对实施方式进行说明。另外，在实施方式中对共同的构成附加同一 符号，并省略重复的说明。此外，各图为用于实施方式的说明及促进其理解的示意图，其形 状、尺寸、比等存在与实际的装置不同的地方，但运些均可参照W下的说明和公知的技术， 进行适当设计变更。（第一实施方式）
[0024] 根据第一实施方式，提供包括外包装体、收纳于外包装体内的正极、W及收纳于外 包装体内的负极的非水电解质电池。外包装体满足下述（1)式。 阳0巧]0. 15《灯min/Tmax)《1 (1) 阳0%] 其中，Tmax为外包装体的高度、宽度及厚度中的最大值，Tmin为外包装体的高度、 宽度及厚度中的最小值。
[0027] 正极含有组成式Liia化xC〇yMnz〇2( - 0. 1《a《0. 4、0. 1《x/ (y+z)《1. 3)所表 示的正极活性物质。负极含有尖晶石型的铁酸裡。非水电解质电池的额定容量在5AhW上 且200AhW下的范围内。W额定容量为基准的充电状态为50%时的开路电压在2. 12VW上 且2. 24VW下的范围内。
[0028] 发明人发现上述构成的非水电解质电池的安全性优异，并且，使用该非水电解质 电池制造电池包时，能提高体积效率。
[0029] (Tmin/Tmax)的值小于0. 15的电池由于散热性优异，因而，难W发生因某种原因 发生内部短路时的发热导致电池自身的溫度上升。另一方面，（Tmin/Tmax)的值为0.15W 上的电池由于与散热相比，发热的影响更大，因而电池溫度的溫度容易上升。但是，（Tmin/ Tmax)的值越大，越能减少形成同容量同电压的电池包时的电池单元数，因此，由于能减少 用于多串联多并联所必须的引线部件等除活性物质W外的副部件，从而使得电池包的体积 能量密度变大。为了使电池包的体积能量密度变大，更优选使灯min/Tmax)的值为0.2W 上且0. 5W下的范围。因此，为了实现体积能量密度大的电池包，期望提高具备满足（1)式 的外包装体的电池的热稳定性。
[0030] 图1表示正极中含有LiiaNixC〇yMn,〇2所表示的正极活性物质、负极中含有尖晶石 型的铁酸裡的非水电解质电池的正极和负极的充电曲线Ei~E3。图1的图表的横轴为充 电状态（SOC)，W充电容量达到额定容量时为SOClOO%。纵轴表示正极和负极的电位（V VS.Li/Li〇。图1所示的非水电解质电池中，额定容量为SAhW上且200AhW下，并且SOC 相对于额定容量为50%时的开路电压（OCV)V。为正极的充电曲线E2的SOC为50%时的电 位与负极的充电曲线Ei的SOC为50%时的电位的差，使V。在2. 12VW上且2. 24VW下的 范围内时，可将该电池的SOC为100%时的正极电位P。控制在3. 7~4.IV(VS.Li/L〇的范 围内。此时，即使因电池的异常发热或来自外部的加热而发生正极的热分解反应，其发热量 也小，从而能避免电池自身达到热失控。因此，根据实施方式的电池，能使（Tmin/Tmax)的 值为0. 15W上，能够实现安全性高、体积能量密度大的电池包。
[0031] 为了得到优异的安全性和高的体积能量密度，使额定容量在5AhW上且200AhW 下的范围内，更优选的范围为6AhW上且SOAhW下的范围内。
[0032] 非水电解质电池的额定容量通过W下的方法求出。将非水电解质电池分解取出负 极，制作工作电极使用负极、对电极化及参比电极使用Li金属的S电极式电池单元。S电 极式电池单元的一例如图11所示。
[0033] 如图11所示，=电极式电池单元41包括外壳42、收容于外壳42内的电解液43、 工作电极44、对电极45、W及参比电极46。工作电极44、对电极45及参比电极46浸溃在 电解液43中。工作电极44与对电极45之间配置有隔膜（例如纤维素制隔膜）47。参比电 极46插在工作电极44与隔膜47之间。对电极45、隔膜47、参比电极46及工作电极44被 夹持在二片玻璃过滤器48之间，在二片玻璃过滤器48各自的外侧配置有聚丙締板49。由 玻璃过滤器48、对电极45、隔膜47、参比电极46、工作电极44及玻璃过滤器48构成的层叠 物通过二片聚丙締板49加压。
[0034] 图11所示的立电极式电池单元中，在25°C环境下W0.ImA/cm2的恒电流进行恒 电流充电至工作电极的电位为2. 8V(vs.Li/Li〇，进行恒电位充电至充电电流达到0.OlmA/ cm2后，W0. 05mA/cm%恒电流进行恒电流放电至工作电极的电位为1. 0V(vs.Li/L〇。将 由此得到的每单位面积的电量Q[mAh/cm2]乘W负极的总面积S[cm2]而得到的值作为非水 电解质电池的额定容量。 阳03引另外，图1所示的非水电解质电池中，即使使额定容量为SAhW上且200AhW下， 相对于额定容量的SOC为50%时的开路电压（OCV)由于为正极的充电曲线Es的SOC为50% 时的电位与负极的充电曲线Ei的SOC为50 %时的电位的差，因而超过2. 24V。其结果是， 由于该电池的SOC为100%时的正极电位Pi超过4.IV(VS.Li/L〇，因而容易产生由正极引 起的非水电解质的氧化分解，使得正极的热稳定性变低。
[0036] Tmax和Tmin的测定方法使用图2进行说明。图2为外包装体使用金属罐的方型 非水电解质电池的外观图。非水电解质电池包括收纳发电要素的外包装体1W及用于流出 电流的正极端子2和负极端子3。外包装体1具有有底方筒形状的金属制外包装罐4a、和 安装在外包装罐4a的开口部的长方形的金属制盖4b。发电要素使用例如图3所示的扁平 型的电极组5。电极组5由正极6和负极7在其间隔着隔膜8卷绕成扁平状而成。正极6 例如包括：由金属锥形成的带状的正极集电体、由正极集电体的与长边平行的一端部形成 的正极集电翼片6曰、W及在除了至少正极集电翼片6a的部分的正极集电体上形成的正极 材料层（含正极活性物质层）6b。另一方面，负极7例如包括：由金属锥形成的带状的负极 集电体、由负极集电体的与长边平行的一端部形成的负极集电翼片7a、W及在除了至少负 极集电翼片7a的部分的负极集电体上形成的负极材料层（含负极活性物质层）7b。运样的 正极6、隔膜8及负极7W正极集电翼片6a在电极组的卷绕轴方向上从隔膜8突出、且负极 集电翼片7a在与其相反的方向上从隔膜8突出的方式，将正极6及负极7的位置错开地进 行卷绕。通过运样的卷绕，电极组5如图3所示，卷绕成螺旋状的正极集电翼片6a从一侧 的端面突出，且卷绕成螺旋状的负极集电翼片7a从另一侧的端面突出。电解液（未图示） 含浸在电极组5中。正极集电翼片6a通过正极引线（未图示）与正极端子2电连接，负极 集电翼片7a通过负极引线（未图示）与负极端子3电连接。
[0037] 上述说明的结构的方型非水电解质电池中，将正极端子2和负极端子3突出的面 作为上表面，从上表面到底面的距离（正极端子2和负极端子3的高度除外）为外包装体 1的高度H。上表面的短边的长度为外包装体1的厚度T，上表面的长边的长度为外包装体 1的宽度W。图2的非水电解质电池中，外包装体1的高度H、宽度W、厚度T中，由于高度 H(不含端子）最大，因而将外包装体的该长度称为Tmax，将最小的厚度T的部分的长度称 为Tmin。外包装体的尺寸可使用市售的一般的游标卡尺（例如Mi化toyo制ABSDIGIMTIC CALI阳RCD-AX/APX)测定。
[003引第一实施方式的非水电解质电池具备正极、负极、W及非水电解质，除此W外，也 可W具备介于正极与负极之间的隔膜。
[0039]正极可包括正极集电体、及担载在正极集电体的单面或双面上的正极材料层（含 正极活性物质层）。
[0040]正极材料层可含有正极活性物质。正极材料层根据需要也可进一步含有导电剂和 粘合剂。
[0041]正极集电体还可包括在表面上未担载正极材料层的部分。正极集电体中未担载正 极材料层的部分可作为正极翼片工作。或者，正极还可包括不与正极集电体一体的正极翼 片。
[0042]负极可包括负极集电体、及担载在负极集电体的单面或双面上的负极材料层（含 负极活性物质层）。
[0043]负极材料层可含有负极活性物质。负极材料层根据需要可进一步含有导电剂和粘 合剂。
[0044]负极集电体可包括在表面上未担载负极材料层的部分。该部分可作为负极翼片工 作。或者，负极也可包括不与负极集电体一体的负极翼片。
[0045]隔膜配置于正极与负极之间。由此，正极材料层和负极材料层可隔着隔膜对置。
[0046]正极、负极及隔膜可构成电极组。电极组可具有各种结构。例如，电极组可具有叠 加型的结构。叠加型结构的电极组例如可通过将多个正极和负极W在正极材料层与负极材 料层之间夹持隔膜的方式层叠而得到。或者