非水電解液二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非水電解液二次電池，并且更特別地涉及即便在施加以沖擊或者甚至在高溫環(huán)境下也能夠展現(xiàn)高可靠性和高充電放電容量的非水二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]可以減少在充電放電容量特性等等方面優(yōu)秀的鋰離子二次電池的尺寸和重量，并且所述鋰離子二次電池具有高能量密度。因此，鋰離子二次電池已經(jīng)被用作針對便攜式設(shè)備的電源，被用作針對電動自行車、電動汽車等等的電源，或者被用于商業(yè)電源的備用，并且做出了各種提議用于改進(jìn)所述鋰離子二次電池的性能。
[0003]在鋰離子二次電池中，鋰離子在充電期間從正極側(cè)轉(zhuǎn)移到負(fù)極側(cè)。此時，鋰可以沉積為對負(fù)極的周圍部分的枝狀晶體(dendrite)，而導(dǎo)致與相對的電極的短路。因此，為了防止該問題，提出了一種配置，其中正極的外圍部分被布置得比面對正極的負(fù)極的外圍部分更向內(nèi)(例如參見專利文獻(xiàn)I和2)。
[0004]進(jìn)一步地，為了防止歸因于活性材料從電極的周圍部分脫落所造成的內(nèi)部泄漏，提出了一種配置，其中絕緣帶被粘著到在其處由于正極混合物的端部的傾斜而使厚度減小的部分(參見例如專利文獻(xiàn)3)。
[0005]引用列表專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn) I:JP 2002-252023A 專利文獻(xiàn) 2:JP 07-302616A 專利文獻(xiàn) 3:JP 2006-147392A。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
鋰離子二次電池被廣泛用作實(shí)用的非水電解液二次電池，其中在充電和放電的至始至終，鋰不以金屬狀態(tài)存在。
[0007]然而，當(dāng)在充電期間，來自正極側(cè)的鋰離子不能被負(fù)極側(cè)接收時，金屬鋰可能沉積為對負(fù)極的周圍部分的枝狀晶體。
[0008]圖8A和8B是每個用于解釋常規(guī)鋰離子電池的視圖。
[0009]圖8A是圖示了正極100和負(fù)極200之間的位置關(guān)系并且特別地是如從正極側(cè)觀察到的其中正極被布置在負(fù)極上的狀態(tài)的平面視圖。圖SB是圖示了包括隔離物的、沿著圖8A的線A-A’取得的橫截面的視圖，其中放大了厚度方向。
[0010]正極100具有比負(fù)極200的外部形狀小的外部形狀，并且負(fù)極存在于其中正極經(jīng)由隔離物50面對負(fù)極的全部部分中。
[0011]通過由此限定正極和負(fù)極的尺寸來防止鋰沉積為對負(fù)極的周圍部分的枝狀晶體在設(shè)計鋰離子電池時是不可缺少的。
[0012]然而，在其中負(fù)極在尺寸方面被做成大于正極的配置中，當(dāng)在正極和負(fù)極之間提供的隔離物在高溫時收縮時，短路可能發(fā)生在正極和負(fù)極之間，特別地在其上未涂覆正極活性材料的正極引出片(tab)和負(fù)極之間，而導(dǎo)致高電流流動。
[0013]一般地認(rèn)為，可以通過在正極活性材料的涂覆端部的錐形部分處布置絕緣帶(tape)來防止這樣的短路，這如在專利文獻(xiàn)3中描述的那樣。
[0014]然而，在充電時，鋰離子可能從覆蓋有絕緣帶的部分轉(zhuǎn)移到未覆蓋有絕緣帶的部分，并且來自不被絕緣帶覆蓋的部分的鋰離子的轉(zhuǎn)移量可能增加，而使鋰沉積為對負(fù)極的周圍部分的枝狀晶體。
[0015]本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池，其能夠防止在正極引出片和負(fù)極活性材料層之間的短路以及鋰的沉積這二者，以通過減少鋰離子在非水電解液二次電池的充電時從正極的周圍部分的擴(kuò)散以及減少正極引出片的表面的導(dǎo)電性來增加鋰離子電池的可靠性。
[0016]用于解決問題的方法
可以通過本發(fā)明的非水電解液二次電池來解決該問題，所述非水電解液二次電池包括:負(fù)極，其中負(fù)極活性材料層形成在負(fù)極集電極上；以及正極，其經(jīng)由隔離物層壓在負(fù)極上，其中正極活性材料層形成在正極集電極上，其中從正極集電極抽出(draw)的正極片的表面上的正極活性材料層具有在正極片的抽出方向上延伸而超過與正極活性材料層相對的垂直投影的負(fù)極活性材料層的前端線并且在其中正極活性材料層的存在量在其前端部處減少的區(qū)域。
[0017]進(jìn)一步地，在以上的非水電解液二次電池中，其中正極活性材料層的存在量減少的區(qū)域被形成為其厚度在正極片的抽出方向上減少的傾斜面(slope)，或者被形成為其中正極活性材料的存在比率減少的區(qū)域。
[0018]進(jìn)一步地，在以上的非水電解液二次電池中，正極片和負(fù)極片在彼此相反的方向上抽出，并且提供從其中正極活性材料的存在量減少的正極引出片的部分在正極片的抽出方向上延伸的絕緣構(gòu)件，所述絕緣構(gòu)件具有使得在抽出方向上與正極的前端側(cè)相對的側(cè)處的絕緣構(gòu)件的端部達(dá)到負(fù)極集電極而超過在其層壓方向上相鄰于正極片的負(fù)極的負(fù)極活性材料層的表面的厚度。
[0019]發(fā)明效果
在根據(jù)本發(fā)明的非水電解液二次電池中，從正極集電極抽出的正極引出片的表面上的正極活性材料層在正極引出片的抽出方向上延伸而超過與正極活性材料層相對的垂直投影的負(fù)極活性材料層的前端線。進(jìn)一步地，在正極引出片的抽出方向上延伸的正極活性材料層的存在量朝向其前端而減少。
[0020]因此，在充電期間要轉(zhuǎn)移到與正極相對的負(fù)極的外圍部分的鋰離子的量減少，由此防止鋰離子沉積為枝狀晶體。
[0021]進(jìn)一步地，即便當(dāng)隔離物在高溫時收縮時，也有可能防止當(dāng)正極活性材料層與負(fù)極進(jìn)行直接接觸時高的短路電流流動，這是因?yàn)檎龢O活性材料的導(dǎo)電性低于鋁表面的導(dǎo)電性，由此可以提供高度可靠的電池。
【附圖說明】
[0022]圖1A至ID是每個圖示了根據(jù)本發(fā)明的非水電解液二次電池的視圖，其中圖1A是圖示了外觀的平面視圖，圖1B是圖示了正極和負(fù)極之間的位置關(guān)系的視圖，圖1C是通過沿著線A-A’切割圖1B的正極片部分所獲得的橫截面視圖，其圖示了正極和負(fù)極以及隔離物之間的位置關(guān)系，并且圖1D是通過沿著線B-B’切割正極和負(fù)極所獲得的橫截面視圖，其圖示了正極和負(fù)極以及隔離物之間的位置關(guān)系；
圖2A和2B是每個圖示了在正極引出片中提供的、其中正極活性材料的存在量少的區(qū)域和負(fù)極之間的位置關(guān)系的視圖，其中圖2A是圖示了其中以錐形形狀來形成其中正極活性材料的存在量少的區(qū)域的示例的視圖，并且圖2B是圖示了其中通過階梯部分形成其中活性材料的存在量少的區(qū)域的示例的視圖；
圖3A和3B是每個圖示了根據(jù)本發(fā)明的電池的示例的視圖，其中圖3A是圖示了如從層壓表面觀察到的、被收容在覆蓋材料內(nèi)部的電池元件的層壓的平面視圖，并且圖3B是沿著圖3A的線C-C’取得的橫截面視圖；
圖4A和4B是圖示了本發(fā)明中的、使用絕緣構(gòu)件來抑制負(fù)極的移動的結(jié)構(gòu)的視圖，其中圖4A是圖不了用于抑制負(fù)極的移動的結(jié)構(gòu)的不例的視圖，并且圖4B是圖不了用于抑制負(fù)極的移動的結(jié)構(gòu)的另一示例的視圖；
圖5A和5B是每個圖示了根據(jù)本發(fā)明的電極的制造過程的視圖，其中圖5A是圖示了使用沖模涂覆器(die coater)執(zhí)行的涂覆處理的視圖，并且圖5B是沿著圖5A的線B-B’取得的橫截面視圖；
圖6A和6B是每個圖示了根據(jù)本發(fā)明的電極的制造過程并且特別地是在集電極(collector)表面上形成的活性材料層的壓縮過程的視圖，其中圖6A是圖示了其中制造其中以錐形形狀形成涂覆層的端部的電極的情況的視圖，并且圖6B是圖示了其中在其端部處通過階梯部分的形成來減少涂覆層的厚度的電極的視圖；
圖7A和7B是每個圖示了根據(jù)本發(fā)明的電極的切斷(cutout)過程的視圖，其中圖7A是帶狀的集電極的部分切斷視圖，并且圖7B是圖示了被切斷的電極的視圖；以及圖8A和8B是圖示了常規(guī)技術(shù)的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]將參考附圖描述本發(fā)明。
[0024]圖1A是圖示了外觀的平面視圖。根據(jù)本發(fā)明的非水電解液二次電池10具有如下的配置，在所述配置中，具有經(jīng)由隔離物彼此相對布置的正極和負(fù)極的至少一個單元電池被類薄膜的覆蓋材料20等等密封，并且從類薄膜的覆蓋材料20抽出正極端子30和負(fù)極端子40。
[0025]圖1B是圖示了正極和負(fù)極的布置并且特別地是正極100、負(fù)極200和隔離物(未圖示)之間的位置關(guān)系的視圖。圖1C是圖示了沿著圖1B的線A-A’取得的橫截面并且特別地是正極100、隔離物50和負(fù)極200之間的位置關(guān)系的視圖。圖1D是圖示了沿著圖1B的線B-B’取得的橫截面并且特別地是正極100、隔離物50和負(fù)極200之間的位置關(guān)系的視圖。
[0026]本發(fā)明的正極100在正極集電極101的表面上具有正極活性材料層103，并且負(fù)極200在負(fù)極集電極201的表面上具有負(fù)極活性材料層203。
[0027]正極活性材料層103具有:用于電池的充電和放電的、在其中通過壓縮來增加活性材料層的封裝密度