專利名稱：堆疊型鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堆疊型鋰離子二次電池，其中電池極板堆的整個(gè)表面都覆蓋有帶空隙塑料膜。
背景技術(shù)：
近年來，作為用于諸如手機(jī)或數(shù)字靜態(tài)攝影機(jī)的便攜式設(shè)備的電源，鋰離子二次電池已隨著對于高容量、小電池的需求增長而被使用。對于電動自行車、電動汽車或電動工具的電源，使用了具有高能量密度和無記憶效應(yīng)的鋰離子二次電池。因此，需要具有高容積 (volume)和大能量密度的長壽命鋰離子二次電池。所提議的是堆疊型鋰離子二次電池，其中隔著隔離板堆疊有多個(gè)板狀正電極和負(fù)電極，連接到電極的電極端子并聯(lián)連接，并且使用了在電池的能量密度方面有優(yōu)點(diǎn)的膜狀
覆蓋材料。堆疊型鋰離子二次電池包括電池極板堆，其中隔著隔離板堆疊有多個(gè)正電極和負(fù)電極，所述堆疊的方式使得正電極和負(fù)電極跨隔離板彼此相對。將各自連接到正電極和負(fù)電極的正極端子和負(fù)極端子隔開，所述隔開的方式使得正極端子和負(fù)極端子并不相互接觸，并且正極端子和負(fù)極端子并聯(lián)連接。通過膜狀覆蓋材料來密封開口，使得保留電解液。圖6是示出傳統(tǒng)鋰離子二次電池的電池極板堆的示例的示意圖。在電池極板堆20(其中，存儲在多個(gè)包型隔離板3中的正電極和負(fù)電極1和2被堆疊并布置成使彼此相對)的四條邊中的每一條的中心部分附近的四個(gè)點(diǎn)處，通過膠帶21 將正電極、隔離板、和負(fù)電極綁在一起，以使得正電極、隔離板、和負(fù)電極不會移動膠帶21 為約20mm寬并且由聚丙烯或類似材料制成。還提議的是其中電解液很好地?cái)U(kuò)散至電池極板中的電池在該電池中，膠帶繞電池極板堆纏繞以固定電池極板，并且提供了一定空間以便膠帶不會粘合到電池極板堆的邊。例如，見專利文獻(xiàn)1?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP-A-2002-198098

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題問題在于，在堆疊型鋰離子二次電池中，如果電解液沒有充分地?cái)U(kuò)散到電池極板中，則在重復(fù)充電-放電循環(huán)時(shí)，諸如容量保留(capacity retention)的電池特性將發(fā)生下降。而且，當(dāng)在電池極板堆(其中隔著隔離板堆疊有正電極和負(fù)電極)的四條邊中的每一條的中心部分附近的四個(gè)點(diǎn)處，通過約20mm寬的膠帶將正電極、負(fù)電極、和隔離板綁在一起，使得正電極、負(fù)電極、和隔離板不會移動時(shí)，問題在于由于外力或類似原因最外層電極可沿著膠帶的附連邊緣斷開。當(dāng)如同在專利文獻(xiàn)1的情形中一樣，在電池極板堆的側(cè)面形成空間時(shí)，存在容積能量密度可能減少并且電極可由于外部震動而移動(因?yàn)殡姌O并未相對于引出電極端子的方向固定)的擔(dān)心。本發(fā)明的目的在于使保留電解液和將電解液供給到電池極板堆順利，并且提升電池的循環(huán)特性。本發(fā)明的目的還在于提供一種堆疊型鋰離子二次電池，其設(shè)計(jì)成在沒有將膠帶或類似物附著到正電極或負(fù)電極的情況下，阻止其中堆疊有正電極、隔離板、和負(fù)電極的電池極板堆移動，以使電極不從膠帶的附連邊緣面斷開。用于解決問題的手段根據(jù)本發(fā)明，在堆疊型鋰離子二次電池中，正極端子從隔著隔離板堆疊有正電極和負(fù)電極的電池極板堆的正電極引出；負(fù)極端子從負(fù)電極引出；除了正極端子和負(fù)極端子的引出部分外，電池極板堆由帶空隙塑料膜來覆蓋；以及覆蓋有帶空隙塑料膜的電池極板堆的開口由膜狀覆蓋材料來密封。在該堆疊型鋰離子二次電池中，通過帶空隙塑料膜的熱收縮來密封電池極板堆。在該堆疊型鋰離子二次電池中，帶空隙塑料膜具有20%到60%的空隙率和20μπι 到100 μ m的厚度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明，由于電池極板堆的整個(gè)表面通過帶空隙塑料膜來覆蓋并通過熱收縮來密封，因此可能將電解液保留在帶空隙塑料膜中并提升循環(huán)特性。由于電解液保持在帶空隙塑料膜中，因此當(dāng)電池內(nèi)部壓力降低以用于生產(chǎn)電池的處理期間的密封時(shí)，可能減少電解液噴出的量。而且，不必附著膠帶或類似物以便固定電池極板堆。電池極板堆作為整體存儲在帶空隙塑料膜中。因此，有可能提供一種堆疊型鋰離子二次電池，其中，即使當(dāng)生產(chǎn)電池極板堆的過程期間施加了外力或諸如此類，電極也不從膠帶的附連邊緣面斷開。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的堆疊型鋰離子二次電池的電池極板堆的示意圖。圖2是示出由帶空隙塑料膜制成的包型帶空隙體的示意圖。圖3是示出電池極板堆/包型帶空隙體復(fù)合物的示意圖。圖4是示出其中正極端子和負(fù)極端子分別連接到正電極和負(fù)電極的電池極板堆/ 包型帶空隙體復(fù)合物的示意圖。圖5是示出堆疊型鋰離子二次電池的示意圖，該堆疊型鋰離子二次電池的開口通過本發(fā)明的膜狀覆蓋材料來密封。圖6是示出常規(guī)堆疊型鋰離子二次電池的電池極板堆的示例的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的堆疊型鋰離子二次電池的電池極板堆的示意圖。下述被交替地堆疊以制造電池極板堆4 正電極1，其中存儲或釋放鋰離子的例如鋰-錳合成氧化物的正電極活性材料施加到鋁箔上并且其放入到由聚丙烯、聚乙烯、或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層結(jié)構(gòu)的帶空隙膜組成的包型隔離板3中；以及負(fù)電極2，其中存儲或釋放鋰離子的例如石墨的負(fù)電極活性材料施加到銅箔上。然后，如圖3所示，在產(chǎn)生的電池極板堆4以電解液灌注前將它放入如圖2所示、 由帶空隙塑料膜組成的包型帶空隙體SO^ag-shaped porous body)中。加熱上部的開口。 由于熱收縮而使正電極和負(fù)電極1和2結(jié)合在一起。因此，產(chǎn)生了電池極板堆/包型帶空隙體復(fù)合物6。然后，如圖4所示，正極端子7連接到電池極板的多個(gè)正電極1。類似地，負(fù)極端子 8連接到多個(gè)負(fù)電極2。在連接了正極端子和負(fù)極端子7和8之后，如圖5所示，電池極板堆/包型帶空隙體復(fù)合物6的開口通過膜狀覆蓋材料9來密封。因此，所產(chǎn)生的是堆疊型鋰離子二次電池 10，其開口通過膜狀覆蓋材料9來密封。附帶地，下述也是可能的帶空隙塑料膜(而不是上文的包型帶空隙體5)覆蓋了電池極板堆4的整個(gè)表面，并且電池極板堆/包型帶空隙體復(fù)合物產(chǎn)生自該帶空隙塑料膜的熱收縮。示例示例 1各0. 18mm厚的正電極放入到由聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層結(jié)構(gòu)的帶空隙膜組成的包型隔離板中。14個(gè)此類正電極和15個(gè)各0. Imm厚的負(fù)電極交替地堆疊，以產(chǎn)生70mm 寬、125mm長、及5mm厚的電池極板堆。該堆通過使用30 μ m厚的和由具有40%空隙率的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層結(jié)構(gòu)的帶空隙膜制成的帶空隙塑料膜來存儲，之后通過以下電解液來灌注包含lmol/L的LiPF6的碳酸二乙烯酯和碳酸乙烯酯的混合溶液。然后，該堆通過由聚乙烯/鋁/聚乙烯對苯二酸酯制成的膜狀覆蓋材料來覆蓋。該膜狀覆蓋材料放在其上的部分在0. 4MPa的壓力下在160攝氏度加熱，以使得密封開口。以這種方式，通過由膜狀覆蓋材料來密封的開口，產(chǎn)生了 96個(gè)堆疊型鋰離子二次電池。循環(huán)充電-放電循環(huán)測試以如下方式進(jìn)行各個(gè)產(chǎn)生的鋰離子二次電池通過5. OA 的恒定電流來充電，其在操作切換到恒定電壓充電前等于1C，在45攝氏度處直到4. 2V，并且在恒定電流/恒定電壓充電操作共執(zhí)行2. 5小時(shí)之后，重復(fù)5. OA恒定電流放電操作直到電池電壓下降到3. 0V。表1示出當(dāng)放電容量下降到最初容量一半需要的循環(huán)數(shù)目被認(rèn)為是 50%的容量保留的循環(huán)數(shù)目時(shí)的其算術(shù)平均值。比較性示例1如在示例1的情形中一樣，所產(chǎn)生的是一種堆，其中，其中存儲正電極的包型隔離板和負(fù)電極交替地堆疊；堆為70mm寬、125mm長及5mm厚。堆在各邊緣的中心部分中的四個(gè)點(diǎn)處通過20mm寬、由聚丙烯制成的膠帶綁在一起。然后，堆由聚乙烯/鋁/聚乙烯對苯二酸酯制成的膜狀覆蓋材料來覆蓋。注入與示例1中相同量的電解液。膜狀覆蓋材料放在其上的部分在0. 4MPa的壓力下在160攝氏度加熱，以使得密封開口。以這種方式，通過由膜狀覆蓋材料來密封的開口，產(chǎn)生了比較樣本1的96個(gè)堆疊型鋰離子二次電池。以類似于示例1的方式，在各比較性樣本上進(jìn)行充電-放電測試，以對使放電容量下降到最初容量一半所需要的循環(huán)數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。表1示出了其算術(shù)平均值。
結(jié)果示出在電池極板堆存儲于帶空隙塑料膜中的堆疊型鋰離子二次電池中循環(huán)特性更好。當(dāng)在示例1和比較性示例1中產(chǎn)生的堆疊型鋰離子二次電池上進(jìn)行充電-放電測試之后，分解并比較堆疊型鋰離子二次電池。結(jié)果顯示通過由聚丙烯制成的膠帶綁在一起的堆的5. 2%已經(jīng)使最外層負(fù)電極從由聚丙烯制成的膠帶的附連邊緣面斷開。在示例1的情形中，其中堆存儲在包型帶空隙塑料膜中，電極不斷開。在產(chǎn)生示例1的電池的過程中，當(dāng)壓力降低且通過膜狀覆蓋材料密封來電池時(shí)， 電解液并不噴出并且其它問題不發(fā)生。然而，在產(chǎn)生比較性示例1的電池的過程中，當(dāng)密封電池時(shí)電解液噴出。示例 2如在示例1的情形中一樣，所產(chǎn)生的是一種電池極板堆，其中，其中存儲正電極的包型隔離板和負(fù)電極交替地堆疊；電池極板堆為70mm寬、125mm長及5mm厚。對于30 μ m厚的帶空隙塑料膜，使用了與用于存儲正電極于其中的隔離板相同的材料；堆存儲于其中。對堆在其厚度方向上施加3Mpa的壓力和85攝氏度的熱量，以使得通過熱收縮來密封堆。然后，堆冷卻到25攝氏度并用電解液來灌注。通過存儲在膜狀覆蓋材料中的電池極板堆和膜狀覆蓋材料放在一起，產(chǎn)生了 30個(gè)堆疊型鋰離子二次電池。以與示例1類似的方式，在產(chǎn)生的鋰離子二次電池上進(jìn)行充電-放電測試。表1 示出當(dāng)放電容量降至最初容量一半所需要的循環(huán)數(shù)目被認(rèn)為是50%的容量保留的循環(huán)數(shù)目時(shí)的算術(shù)平均值。表 1
50%容量保留的+
「 η示例數(shù)電極斷開率(％)
權(quán)利要求
1.一種堆疊型鋰離子二次電池，特征在于，正極端子從隔著隔離板堆疊有正電極和負(fù)電極的電池極板堆的所述正電極引出；負(fù)極端子從所述負(fù)電極引出；除了所述正極端子和所述負(fù)極端子的引出部分外，所述電池極板堆由帶空隙塑料膜覆蓋；以及覆蓋有所述帶空隙塑料膜的所述電池極板堆的開口由膜狀覆蓋材料來密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊型鋰離子二次電池，特征在于通過所述帶空隙塑料膜的熱收縮來密封所述電池極板堆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的堆疊型鋰離子二次電池，特征在于所述帶空隙塑料膜具有20%到60%的空隙率和20 μ m到100 μ m的厚度。
全文摘要
一種堆疊型鋰離子二次電池，特征在于正極端子從隔著隔離板堆疊有正電極和負(fù)電極的電池極板堆的正電極引出；負(fù)極端子從負(fù)電極引出；除了正極端子和負(fù)極端子的引出部分外，電池極板堆由帶空隙塑料膜來覆蓋；以及覆蓋有帶空隙塑料膜的電池極板堆的開口由膜狀覆蓋材料來密封。
文檔編號H01M2/02GK102246345SQ20098014239
公開日2011年11月16日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者大道寺孝夫, 豬瀨耐 申請人:Nec能源元器件株式會社