非水電解質(zhì)二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非水電解質(zhì)二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]用于電動汽車(EV)、混合動力汽車(HEV、PHEV)的驅(qū)動用電源等的車載用的非水電解質(zhì)二次電池除了防爆用的安全閥以外還具備壓力檢測式的電流阻斷機構(gòu)。壓力檢測式的電流阻斷機構(gòu)通過異常時在電池內(nèi)部快速產(chǎn)生的氣體而啟動，通過阻斷流入的電流從而防止電池的破裂甚至起火，為此而設(shè)置。
[0003]在非水電解質(zhì)二次電池中，作為用于使電池容量增大的手法之一，已知提高充電電壓。另外，作為非水電解質(zhì)二次電池變成過充電狀態(tài)時的安全對策，已知在非水電解液中添加叔戊基苯、聯(lián)苯(參照專利文獻1)、環(huán)烷基苯化合物、具有與苯環(huán)相鄰的季碳的化合物等(參照專利文獻2)過充電抑制劑。然而，若為了提高電池容量而提高充電電壓，則即使在根據(jù)過充電抑制劑的種類而設(shè)定為通常使用范圍的電壓下，過充電抑制劑也會分解，在充放電循環(huán)后擔憂電池特性的降低和安全性的降低。
[0004]為了解決這樣的課題，還已知通過在非水電解質(zhì)二次電池的正極合劑中添加碳酸鋰(Li2C03)，從而提高過充電耐性(參照專利文獻3)。若在非水電解質(zhì)二次電池的正極合劑中添加碳酸鋰，則過充電時等、對電池施加高電壓時由正極板產(chǎn)生二氧化碳，由此能夠確實地使壓力檢測式的電流阻斷機構(gòu)先于防爆用的安全閥而啟動。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:國際公開第2002/059999號
[0008]專利文獻2:日本特開2008-186792號公報
[0009]專利文獻3:日本特開平04-328278號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]在非水電解質(zhì)二次電池中，具有正極板與負極板憑借間隔件而處于相互絕緣的狀態(tài)下被卷繞的卷繞電極體。偏平狀的卷繞電極體中，正極芯體與正極合劑層的邊界部由間隔件被覆，由于間隔件是柔軟的，因此正極板的正極芯體與正極合劑層的邊界部由間隔件緊密被覆。
[0012]若為這樣的狀態(tài)，則成為過充電狀態(tài)而在正極板的表面產(chǎn)生氣體，該氣體難以經(jīng)過正極芯體與正極合劑層的邊界部向偏平狀的卷繞電極體的外部移動，因而殘留在偏平狀的卷繞電極體內(nèi)的正極板的表面。在正極板的表面存在氣體的部位不流過電流，因而過充電狀態(tài)被解除，但在正極板的表面不存在氣體的部位，過充電狀態(tài)被進一步促進。
[0013]用于解決問題的手段
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方案的非水電解質(zhì)二次電池，提供一種非水電解質(zhì)二次電池，其具備:
[0015]在正極芯體上形成有正極合劑層的正極板、
[0016]在負極芯體上形成有負極合劑層的負極板、
[0017]與所述正極板電連接的正極端子、
[0018]與所述負極板電連接的負極端子、
[0019]在所述正極板與所述負極板夾著間隔件而相互絕緣的狀態(tài)下被偏平狀地卷繞了的偏平狀的卷繞電極體、
[0020]非水電解液、和
[0021]外包裝體，
[0022]在所述偏平狀的卷繞電極體的一個端部形成有被卷繞的正極芯體露出部，
[0023]在所述偏平狀的卷繞電極體的另一端部形成有被卷繞的負極芯體露出部，
[0024]所述被卷繞的正極芯體露出部被集束而連接有正極集電體，
[0025]所述被卷繞的負極芯體露出部被集束而連接有負極集電體，
[0026]在所述正極板與所述正極端子之間的導(dǎo)電路徑、以及所述負極板與所述負極端子之間的導(dǎo)電路徑中的至少一條路徑設(shè)有壓力感應(yīng)式的電流阻斷機構(gòu)，
[0027]在所述正極合劑層內(nèi)含有碳酸鋰，
[0028]在所述正極芯體露出部的至少一面，在與所述間隔件對向的位置，沿著與所述正極合劑層的邊界形成有多孔質(zhì)的保護層。
[0029]發(fā)明效果
[0030]本發(fā)明的一個方案的在非水電解質(zhì)二次電池中，在正極合劑層內(nèi)含有碳酸鋰，在正極芯體露出部的至少一面，在與間隔件對向的位置，沿著與正極合劑層的邊界形成有多孔質(zhì)的保護層。需要說明的是，保護層在正極芯體露出部的至少一面形成即可，也可以在兩面形成。進一步，正極芯體露出部在正極的寬度方向的兩側(cè)形成的情況下，可以在兩側(cè)的正極芯體露出部形成保護層。
[0031]該保護層具有憑借在正極芯體露出部與正極合劑層之間形成的高低差，從而在保護層與間隔件之間沿卷繞軸方向形成通氣路，并且具有透過氣體的透氣性。由此，在過充電時正極合劑層中的碳酸鋰分解而產(chǎn)生的二氧化碳容易通過保護層的內(nèi)部向偏平狀的卷繞電極體的外部流通。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方案的非水電解質(zhì)二次電池，二氧化碳難以滯留在正極合劑層的表面，因而在電池的內(nèi)壓大幅上升之前能夠迅速且確實地使壓力感應(yīng)式的電流阻斷機構(gòu)啟動，過充電時的安全性變得非常良好。
[0032]需要說明的是，保護層在正極芯體露出部上沿著正極芯體露出部與正極合劑層的邊界線延伸的方向形成即可。保護層可以按照與正極合劑層相接的方式形成。另外，保護層也可以在與正極合劑層隔開間隔而與正極合劑層分離的位置形成。
[0033]需要說明的是，優(yōu)選使保護層的空隙率大于正極合劑層的空隙率。由此，二氧化碳更容易通過保護層的內(nèi)部向偏平狀的卷繞電極體的外部流通。另外，優(yōu)選使保護層的厚度小于正極合劑層的厚度。保護層優(yōu)選包含無機氧化物和粘結(jié)劑。作為無機氧化物，優(yōu)選氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅等。粘結(jié)劑沒有特別限定，但優(yōu)選樹脂制的粘結(jié)劑，特別優(yōu)選使用聚偏二氟乙烯。另外，保護層可以進一步包含導(dǎo)電部件、例如碳材料。
【附圖說明】
[0034]圖1中，圖1A是實施方式的非水電解質(zhì)二次電池的俯視圖，圖1B同樣是正視圖。
[0035]圖2中，圖2A是沿著圖1A的IIA-1IA線的部分截面圖，圖2B是沿著圖2A的IIB-1IB線的部分截面圖，圖2C是沿著圖2A的IIC-1IC線的截面圖。
[0036]圖3中，圖3A是實施方式的非水電解質(zhì)二次電池中使用的正極板的俯視圖，圖3B同樣地，是負極板的俯視圖。
[0037]圖4中，圖4A是將實施方式的偏平狀的卷繞電極體的卷繞結(jié)束端側(cè)展開的立體圖，圖4B是沿著圖4A的IVB-1VB線的放大截面圖，圖4C是在卷繞結(jié)束后安裝正極集電體后的對應(yīng)于圖4B的部分的放大截面圖。
[0038]圖5是對應(yīng)于比較例的正極板的俯視圖。
[0039]圖6中，圖6A是將比較例的偏平狀的卷繞電極體的卷繞結(jié)束端側(cè)展開的立體圖，圖6B是沿著圖6A的VIB-VIB線的放大截面圖，圖6C是在卷繞結(jié)束后安裝正極集電體后的對應(yīng)于圖6B的部分的放大截面圖。
[0040]圖7是具備強制短路機構(gòu)的非水電解質(zhì)二次電池的截面圖。
[0041 ] 圖8中，圖8A是表示強制短路機構(gòu)啟動前的狀態(tài)的圖，圖8B是表示強制短路機構(gòu)啟動后的狀態(tài)的圖。
【具體實施方式】
[0042]以下使用附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。但是，以下所述各實施方式是為了理解本發(fā)明的技術(shù)思想而例示的，并不意在將本發(fā)明限定于該實施方式。本發(fā)明在不脫離日本專利技術(shù)方案所示技術(shù)思想的情況下進行了各種變更的實施方案也可以同樣應(yīng)用。
[0043][實施方式]
[0044]首先，利用圖1?圖4對實施方式的非水電解質(zhì)二次電池進行說明。如圖4所示，該非水電解質(zhì)二次電池10具有在正極板11與負極板12隔著間隔件13而相互絕緣的狀態(tài)下被卷繞的偏平狀的卷繞電極體14。該偏平狀的卷繞電極體14的最外面?zhèn)缺婚g隔件13被覆，負極板12相比于正極板11成為外周側(cè)。
[0045]正極板11如圖3A所示，在由厚度為10?20 μ m左右的鋁或鋁合金箔構(gòu)成的正極芯體的兩面，按照成為正極芯體沿著寬度方向的一側(cè)端部呈帶狀露出的狀態(tài)的方式，形成有正極合劑層11a。該呈帶狀露出的正極芯體部分成為正極芯體露出部15。在該正極芯體露出部15的至少一側(cè)的表面，例如按照與正極合劑層11a相鄰的方式，沿著正極芯體露出部15的長度方向形成有保護層lib。對于該保護層lib的具體構(gòu)成等在后敘述。
[0046]負極板12如圖3B所示，在由厚度為5?15 μm左右的銅或銅合金箔構(gòu)成的負極芯體的兩面，按照成為負極芯體沿著寬度方向的一側(cè)端部呈帶狀露出的狀態(tài)的方式，形成有負正極合劑層12a。該呈帶狀露出的負極芯體部分成為負極芯體露出部16。需要說明的是，正極芯體露出部15或負極芯體露出部16可以分別沿著正極板11或負極板12的寬度方向的兩側(cè)端部形成。
[0047]將這些正極板11和負極板12按照正極芯體露出部15和負極芯體露出部16分別不與對向的電極的合劑層重疊的方式錯開，在夾著間隔件13而相互絕緣的狀態(tài)下卷繞成偏平狀，從而制作偏平狀的卷繞電極體14。偏平狀的卷繞電極體14如圖2A、圖2B和圖4A所示，在一端具備多片層疊的正極芯體露出部15，在另一端具備多片層疊的負極芯體露出部16。作為間隔件13，優(yōu)選將聚烯烴制的微多孔性膜折疊成兩片或者長條狀的一片來使用，使用其寬度能夠被覆正極合劑層11a及保護層lib并且大于負極合劑層12a的寬度的間隔件。
[0048]多片層疊的正極芯體露出部15經(jīng)由正極集電體17，與正極端子18電連接。在正極集電體17與正極端子18之間，設(shè)有通過電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣壓而啟動的電流阻斷機構(gòu)27。多片層疊的負極芯體露出部16經(jīng)由負極集電體19與負極端子20電連接。
[0049]如圖1A、圖1B和圖2A所示，正極端子18、負極端子20分別經(jīng)由絕緣部件21、22固定于封口體23。在封口體23上，還設(shè)有在施加高于電流阻斷機構(gòu)27的啟動壓的氣壓時開放的氣體排出閥28。正極集電體17、正極端子18及封口體23分別使