非水电解质二次电池和电池组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非水电解质二次电池和电池组。在本说明书中，"二次电池"一般意指 可重复使用的电池。"非水电解质二次电池"意指使用由溶解电解质盐的非水溶剂制成的非 水电解质的二次电池。另外，"锂离子二次电池"（其是"非水电解质二次电池"的一种）意 指一种二次电池，该二次电池利用作为电解质离子的锂离子并且通过在正电极与负电极之 间伴随锂离子的电荷的移动来实现充电和放电。一般地，在本说明书中的锂离子二次电池 中可包含被称为诸如"锂二次电池"的电池。
【背景技术】
[0002] 日本专利申请公开号2011-243527 (JP 2011-243527 A)例如公开了一种二次电 池，在该二次电池中，卷绕电极体被容纳在电池壳中。JP 2011-243527 A提出如下：在正电 极片的宽度方向上，正电极集电体具有比距离B更长的距离A (A>B)，该距离A为从在未涂 覆侧的正电极活性材料层的边缘到电池壳的内壁，距离B为从相反于未涂覆侧的一侧的正 电极活性材料层的边缘到电池壳的内壁。具体地，JP 2011-243527 A公开一种锂离子二次 电池，在该锂离子二次电池中，卷绕电极体相对于电池壳略微朝向负电极侧移置并固定。因 此，可确保上述的距离A较长。另外，在JP 2011-243527 A中提出的锂离子二次电池的电 池壳和卷绕电极体的正电极侧，脱气通路展开并且在正电极侧的间隙中排出的气体可顺利 地排出。根据上面所描述的，据说，在过充电结束时，可改善当短路发生时的安全性。
【发明内容】
[0003] 在JP 2011-243527 A中公开的二次电池提出一种模式，通过该模式，可改善特别 是对过充电结束时的短路的安全性。相反，从如下观点来看本发明提供适当的非水电解质 二次电池和电池组：可将在过充电期间的电池的局部热量生成抑制到少的水平，并且以高 速率重复充电和放电所在的应用中的电池性能可被维持在高水平。
[0004] 根据本发明的一个方面的非水电解质二次电池包括：卷绕电极体，其沿着包括卷 绕轴的一个平面被卷绕；电池壳，其容纳所述卷绕电极体以使得所述卷绕轴和所述电池壳 的侧壁相交，在所述电池壳中除所述卷绕电极体之外的空间容积包括在所述电池壳的负电 极侧的第一空间容积和在所述电池壳的正电极侧的第二空间容积，在所述卷绕电极体的所 述卷绕轴的方向上所述第一空间容积大于所述第二空间容积，第一值通过将所述第一空间 容积除以所述第二空间容积来获得，并且所述第一值等于或大于2. 1并且等于或小于5. 7 ; 以及定位部件，其将所述卷绕电极体定位到所述电池壳。根据这样的非水电解质二次电池， 特别地，在过充电期间的局部热量生成可被抑制到少的水平。另外，在以高速率重复充电和 放电的应用中，可将非水电解质二次电池的电阻的增加抑制到低水平。
[0005] 在以上的方面中，所述第一空间容积可以在负电极片的未涂覆部侧的端部与所述 电池壳的侧壁之间的空间容积，以及所述第二空间容积可以是在正电极片的未涂覆部侧的 端部与所述电池壳的所述侧壁之间的空间容积。在以上的方面中，所述电池壳可以是长方 体，所述卷绕电极体可包括带状正电极片和带状负电极片，所述带状正电极片和所述带状 负电极片与夹在所述带状正电极片与所述带状负电极片之间的带状分隔体叠置，并且所述 卷绕电极体被卷绕，所述正电极片可包括：带状正电极集电体，沿着在所述正电极集电体的 卷绕轴的方向上的边缘被设置在所述正电极集电体上的第一未涂覆部，以及包含正电极活 性材料并且被保持在除所述第一未涂覆部之外的所述正电极集电体的两侧上的正电极活 性材料层，所述负电极片可包括：具有比所述正电极集电体的热导率高的热导率的带状负 电极集电体，沿着在所述负电极集电体的卷绕轴的方向上的边缘被设置在所述负电极集电 体上的第二未涂覆部，以及包含负电极活性材料并且被保持在除所述第二未涂覆部之外的 所述负电极集电体的两侧上的负电极活性材料层，在所述卷绕轴的方向上，所述负电极活 性材料层的长度可长于所述正电极活性材料层的长度，并且所述正电极片和所述负电极片 可被叠置，以使得所述正电极活性材料层被所述负电极活性材料层覆盖，并且所述第一未 涂覆部和所述第二未涂覆部被定位在在所述卷绕轴的宽度方向上的彼此相反的侧上。在 此，例如，所述正电极集电体可以是铝，并且所述负电极集电体可以是铜。
[0006] 在以上描述的方面中，电池组包括：被组装的以上描述的多个非水电解质二次电 池。在此，所述非水电解质二次电池面对所述电池壳的具有较大宽度的表面并且与所述表 面叠置。相邻的卷绕电极体在所述卷绕轴的方向上彼此偏移。在该情况中，所述非水电解 质二次电池可被相邻地组装，所述非水电解质二次电池可具有等于或大于1. 3并且等于或 小于6. 0的偏移率，所述偏移率由在所述卷绕电极体的所述卷绕轴的方向上的宽度和在所 述相邻的卷绕电极体的所述卷绕轴的方向上的偏移的量来限定，以及所述偏移率通过将第 二值乘以100来获得，所述第二值通过将所述偏移的量除以所述宽度来获得。
[0007] 本发明的第二方面包括电池组。所述电池组包括：被叠置并组装的多个非水电解 质二次电池，所述非水电解质二次电池包括长方体电池壳和卷绕电极体，所述卷绕电极体 包括与夹在带状正电极片与带状负电极片之间的带状分隔体叠置的所述带状正电极片和 所述带状负电极片，所述卷绕电极体沿着包括卷绕轴的一个平面被卷绕，所述卷绕电极体 被容纳在所述电池壳中，以使得所述卷绕轴和所述电池壳的侧壁相交，所述非水电解质二 次电极面对所述电池壳的具有较大宽度的表面并且被叠置，所述非水电解质二次电池在所 述卷绕轴的方向上彼此偏移。所述卷绕电极体可位于所述电池壳的近似中心处。
【附图说明】
[0008] 以下将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义， 其中相似的标记标示相似的元件，并且其中：
[0009] 图1是示出锂离子二次电池的部分横截面图；
[0010] 图2是示出被并入锂离子二次电池中的电极体的图；
[0011] 图3是示出在放电期间的锂离子二次电池的状态的示意图；
[0012] 图4是示出在充电期间的锂离子二次电池的状态的示意图；
[0013] 图5是示出在本文中提出的锂离子二次电池的部分横截面图；
[0014] 图6是评估电池基元的透视图；
[0015] 图7是示出评估电池基元的评估的图形；
[0016] 图8是示意性地示出电池组的结构的透视图；
[0017] 图9是电池组的示意图；
[0018] 图10是示出用于评估的电池组的评估的图形；
[0019] 图11是示出另一个形式的电池组的示意图；以及
[0020] 图12是示出搭载二次电池（电池组）的车辆的图。
【具体实施方式】
[0021] 在下文中，将描述根据本发明的一个实施例的非水电解质二次电池。在本文中描 述的实施例自然地不旨在特别限制本发明。另外，示意性地描绘相应的附图，并且在相应的 附图中的尺寸关系（长度、宽度、厚度等）不反映实际的尺寸关系。另外，相似的标记标示 相似的部件和部位，并且其同样的描述将被省略或简化。
[0022] 在本文中，作为可被应用的非水电解质二次电池的结构的示例，首先描述锂离子 二次电池10，并且，在这之后，基于此，将描述在此提出的非水电解质二次电池。
[0023] 图1是示出锂离子二次电池 10的横截面图。图2是示出被并入锂离子二次电池 10中的电极体40的图。在图1和图2中示出的锂离子二次电池10仅是可将本发明应用到 的锂离子二次电池的一个示例，并且不特别限制可将本发明应用到的锂离子二次电池。
[0024] 如图1所示，锂离子二次电池10包括电池壳20和电极体40 (在图1中的卷绕电 极体）。
[0025] 电池壳20包括壳体21和密封板22。壳体21具有在一端有开口部的箱状。在本 文中，壳体21具有有底的长方体状，在该有底的长方体状中，与在锂离子二次电池10的通 常使用状态中的上表面相对应的一个表面是开口的。在本实施例中，壳体21设有长方形开 口。密封板22是密封壳体21的开口的部件。密封板22以大致长方形的板上来形成。通 过将这样的密封板22焊接到壳体21的开口的周边，形成近似六方体状的电池壳20。
[0026] 可优选使用例如主要采用轻的以及热导率优异的金属材料形成的材料作为电池 壳20的材料。可例示出例如铝、不锈钢、镀镍钢等作为这样的金属材料。采用铝或由主要 铝制成的合金形成根据本实施例的电池壳20 (壳体21和密封板22)。
[0027] 在图1中示出的示例中，用于在外部连接中使用的正电极端子23(外部端子）和 负电极端子24 (外部端子）附接到密封板22。安全阀30和液体注入端口 32在密封板22 中形成。形成安全阀30以使得当电池壳20的内部压力上升到等于或大于预定水平的水平 时释放内部压力。预定水平例如是大约〇. 3MPa到1. OMPa的设定开阀压力。另外，在图1 中图示一种状态，在该状态中，在电解溶液被注入到电池壳20中之后，采用密封部件33将 液体注入端口 32密封。在这样的电池壳20中容纳电极体40。
[0028] 如图2所示，电极体40包括带状正电极（正电极片50)、带状负电极（负电极片 60)和带状分隔体（分隔体72和74)。
[0029] 正电极片50包括带状正电极集电体箱51和正电极活性材料层53。可优选地使用 适用于正电极的金属箱作为正电极集电体箱51。例如，在正电极集电体箱51中可使用具有 预定宽度和大约15 μ m的厚度的带状铝箱。未涂覆部52沿着在正电极集电体箱51的宽度 方向上的一侧的边缘设置。在示出的示例中，在除在正电极集电体箱51上设置的未涂覆部 52之外的正电极集电体箱51的两侧，形成正电极活性材料层53。在此，正电极活性材料层 53由正电极集电体箱51来保持，并且包含至少正电极活性材料。在本实施例中，通过涂覆 包含正电极活性材料的正电极混合物，在正电极集电体箱51上形成正电极活性材料层53。 另外，"未涂覆部52"意指没有将正电极活性材料层53保持（涂覆、形成）在正电极集电