專利名稱：固體電解質電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含卷繞電極體的固體電解質電池，所述卷繞電極體具有通過固體電解質層層疊并在縱向卷繞的帶狀正極和帶狀負極。
近年來，電子設備正在減小其尺寸以便成為便攜式設備并改善其性能。與此相適應，作為儲能電源的電池也應該減小尺寸并具有更高的容量。具有高運行電壓和高能量密度的鋰離子二次電池獲得了特別的注意。目前的鋰離子二次電池使用非水電解質溶液，這產生了所述電解質溶液泄漏的問題。為了解決這個問題，已經對使用凝膠電解質和固體電解質的電池進行了研究。這些電池沒有電解質泄漏問題，具有可以使電池更薄并且具有柔性的優(yōu)點，目前廣泛用于小尺寸便攜設備。
已經按如下生產常規(guī)的薄型電池。把帶狀正極、隔板、帶狀負極層疊成層疊體，并把該層疊體卷繞成卷繞電極體。此后，把電極引線連接到所述正極和所述負極上，把所述卷繞電極通過在塑料薄膜層壓部件的幾個位置上的熱封或真空密封而包裹在塑料薄膜層壓部件中，獲得薄型電池。
但是，在常規(guī)固體電解質電池中，當所述電池受到外力擠壓時，在所述電池的正極和負極之間可能引起短路，這又會產生發(fā)熱和冒煙，損壞整個電池。而且，目前的電池使用沒有裸露電極集電體的帶狀電極，當這種電極卷繞時，最外層也有電極活性材料層，這部分電極活性材料并不使用，因此導致體積能量密度的損失。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能抑制在所述電池受到擠壓和變形時引起損壞的固體電解質電池。
根據本發(fā)明的固體電解質電池包含由正極和負極組成的卷繞電極體，所述正極具有兩面涂覆有正極活性材料層的帶狀電極集電體，所述負極具有兩面涂覆有負極活性材料層的帶狀電極集電體。所述正極和所述負極通過固體電解質層層疊并沿長度方向上卷繞。所述卷繞電極在其長度方向上位于最外周的一端具有集電體一側裸露的部分，所述集電體一側裸露的部分以一圈或多圈覆蓋了所述卷繞電極體外周。
在具有根據本發(fā)明的上述結構的固體電解質電池中，位于所述最外周的電極的一端具有集電體一側裸露的部分，該部分以一圈或多圈覆蓋了所述卷繞電極體外周。因此，即使所述電池受壓變形并在正極和負極之間引起短路，在其早期階段，所述集電體裸露的部分擴散出短路產生的熱量，從而對電極活性材料層幾乎沒有影響并且不損壞整個電池。


圖1是表示根據本發(fā)明的凝膠電解質電池的結構實例的透視圖。
圖2是圖1所示的凝膠電解質電池關于X-Y線的截面圖。
圖3是表示在圖1所示的凝膠電解質電池中所用的卷繞電極體的透視圖。
圖4是示意表示在圖1所示的凝膠電解質電池中所用正極的透視圖。
圖5是示意表示在圖3所示的卷繞電極體的卷繞終端部分的截面圖。
圖6是示意表示在圖1所示的凝膠電解質電池中所用負極的透視圖。
圖7是示意表示在圖3所示的卷繞電極體的卷繞起始部分的截面圖。
圖8是示意表示的所述負極的另一種結構實例的透視圖。
圖9是示意表示使用圖8所示負極的卷繞電極體的卷繞終端部分的截面圖。
現在將描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。
圖1和圖2表示根據本發(fā)明的一個實施方案的凝膠電解質電池的結構實例。凝膠電解質電池1包含帶狀正極2、相對于正極2布置的帶狀負極3、以及布置在正極2和負極3之間的凝膠電解質層4。凝膠電解質電池1制造如下。把正極2和負極3通過凝膠電解質層4層疊，并在長度方向上卷繞，形成圖3所示的卷繞電極體5，然后用絕緣材料制成的電池殼薄膜6覆蓋并密封。正極端子7連接到正極2上，負極端子8連接到負極3上。正極端子7和負極端子8插入密封部分中，所述密封部分是電池殼薄膜6的周圍部分。
如圖4所示，正極2包含在正極集電體2b的兩面形成的正極活性材料層2a，正極集電體2b是例如一種金屬箔，如鋁箔。
如下所述制造正極活性材料層2a。首先，把正極材料、導電材料和結合劑均勻混合，獲得正極復合劑。把這種正極復合劑分散在溶劑中形成漿料。然后把這種漿料用流延法等方法均勻涂敷在正極集電體2b上，并在高溫下干燥，排出所述溶劑。這里，所述正極活性材料、導電材料、結合劑和溶劑必須均勻分散，并且它們的混合比例不限制于特定的比例。
這里，作為所述正極活性材料，可以使用鋰和過渡金屬的復合氧化物，如LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4。一種或一種以上的過渡金屬元素可以混合使用，如LiNi0．5Co0．5O2。
此外，所述導電材料可以是例如碳材料。而且，所述結合劑可以是例如聚偏氟乙烯。而且所述溶劑可以是例如N-甲基吡咯烷酮。
如圖4所示，正極2有一個正極集電體一面裸露部分10a，其中，只在正極集電體2b的一面形成正極活性材料層2a，留下另一個面露出。
在制造卷繞電極體5時，這種正極集電體一面裸露的部分10a位于外周。如圖5所示，該正極集電體一面裸露的部分10a覆蓋卷繞電極體5的最外一圈。在卷繞電極體5的這個最外周中，對著正極集電體一面裸露的部分10a不布置負極3。只有正極集電體一面裸露的部分10a覆蓋卷繞電極體5的最外周。
此外，靠近正極集電體一面裸露部分10a的卷繞電極體5的終端部分是正極集電體兩面裸露的部分10b，在正極集電體2b的兩個面都沒有正極活性材料層2a。如圖5所示，這種正極集電體兩面裸露的部分10b覆蓋正極一面裸露部分10a，作為卷繞集電體5的另一個最外周。在下面的解釋中，上述正極集電體一面裸露部分10a和正極集電體兩面裸露部分10b將只稱為正極裸露部分10。
此外，正極2具有通過點焊或超聲波焊接在其長度方向連接到另一端上的正極端子7。這種正極端子7優(yōu)選是一種網狀金屬箔。然而，正極端子7可以用除金屬以外的材料制造，只要它是電化學穩(wěn)定、化學穩(wěn)定和導電的材料。正極端子7可以用例如銅、鎳、鋁等制造。
正極端子7優(yōu)選與負極端子8在相同方向上伸出，但是，如果不引起短路且不會在電池性能方面出現問題，也可以在任何方向上伸出。而且，如果保證電接觸，正極端子7可以連接到上述位置以外的位置。
此外，如圖6所示，負極3包含在負極集電體3b的兩面形成的含有負極活性材料的負極活性材料層3a。負極集電體3b是例如一種金屬箔，如銅箔。
如下所述，制造負極活性材料層3a。首先，把負極活性材料、導電材料和結合劑均勻混合，獲得負極復合劑。把這種負極復合劑分散在溶劑中形成漿料。然后把這種漿料用流延法等方法均勻涂敷在所述負極集電體上，并在高溫下干燥，排出所述溶劑。這里，所述負極活性材料、導電材料、結合劑和溶劑必須均勻分散，并且它們的混合比例不限制于特定的比例。
所述負極活性材料可以是一種能摻雜／去摻雜鋰的材料。更具體地，所述負極活性材料可以是石墨、非可石墨化碳、可石墨化碳等。
此外，所述導電材料可以是例如碳材料。而且，所述結合劑可以是例如聚偏氟乙烯。而且所述溶劑可以是例如N-甲基吡咯烷酮。
如圖6所示，負極3在負極3的長度方向一端有一個負極集電體一面裸露部分11a，其中，只在負極集電體3b的一面形成負極活性材料層3a，留下另一個面露出。具有這種負極集電體一面裸露部分11a的終端部分位于卷繞電極體5內部。
負極3在一端沒有負極活性材料層3a的原因是在如圖7所示卷繞所述電極時開始要進行折疊。在折疊部分中，負極活性材料層3a是非反應部分。因此，在形成負極活性材料層3a時，這產生了所述體積能量密度的損失。
此外，負極3具有通過點焊或超聲波焊接連接到負極3的長度方向的一端的負極端子8。該負極端子8優(yōu)選是一種網狀金屬箔，但是如果它是電化學、化學穩(wěn)定和導電材料，也可以是除金屬以外的材料。負極端子8可以用例如銅、鎳、鋁等制造。
負極端子8優(yōu)選與正極端子7在相同方向上伸出，但是，如果不引起短路且不會在電池性能方面出現問題，也可以在任何方向上伸出。而且，如果保證電接觸，負極端子8可以連接到上述位置以外的位置。
所述凝膠電解質含有一種非水溶劑、電解質鹽和基質聚合物。
所述非水溶劑可以是用作非水電解質的非水溶劑的已知溶劑。可以使用一種這樣的溶劑，或者混合使用一種以上這樣的溶劑。其中，優(yōu)選的溶劑含有一種以上環(huán)狀酯化合物，如碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、γ-丁內酯等。
作為所述電解質鹽，可以使用能溶解在上述非水溶劑中的材料。陽離子可以是鋰和其它堿金屬離子、以及堿土金屬離子。而且，陰離子可以是Cl-、Br-、I-、SCN-、ClO4-、BF4-、PF6-、CF3SO3-、(CF3SO2)2N-等。使用這些陽離子和陰離子結合獲得的電解質鹽。所用電解質鹽是例如LiPF6和LiBF4。
應該注意，如果所述電解質鹽可以溶解在上述溶劑中，其濃度可以是任意的。
所述基質聚合物使含有溶于上述非水溶劑中的上述電解質鹽的電解質溶液膠凝。所述基質聚合物可以是例如聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯腈-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈-丁二烯共聚物、聚丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚物等。這些聚合物的每一種可以單獨使用，也可以與其它聚合物混合使用。
電池殼薄膜6氣密性地覆蓋卷繞電極體5上，其中，正極2和負極3通過電解質層4層疊。這種電池殼薄膜是例如具有聚對苯二甲酸乙二酯層、鋁層、聚對苯二甲酸乙二酯層、以及直鏈低密度聚乙烯層按照這種順序層疊的防潮絕緣多層薄膜。
這里，熱封聚合物薄膜是直鏈低密度聚乙烯層，在密封電池時，所述直鏈低密度聚乙烯層位于里面。應該注意，所述熱封聚合物薄膜可以用聚對苯二甲酸乙二酯、尼龍、直鏈低密度聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯，及其共聚物制造。
如果電池殼薄膜6含有其多層中至少一個鋁層、在其最外層的熱封聚合物薄膜、并且能保持防潮性和絕緣性能，電池殼薄膜6可以具有上述結構以外的結構。
在常規(guī)固體電解質電池中，在所述電池被擠壓并變形時，產生發(fā)熱和冒煙。一般認為，當所述卷繞電極體受擠壓并在所述電池內的正極和負極之間產生短路，這引起發(fā)熱，發(fā)熱又引起反應，產生冒煙。
在具有根據本發(fā)明上述結構的凝膠電解質電池1中，位于所述最外周的電極終端部分是正極集電體裸露部分10，該部分覆蓋了卷繞電極體5的外周一圈以上。因此，即使所述電池被擠壓并變形到在正極2和負極3之間短路，在初始階段，正極電極集電體裸露部分10擴散出由短路產生的熱量，對所述電極活性材料層幾乎沒有影響，并且不破壞整個電池。
此外，在凝膠電解質電池1中，正極集電體一面裸露部分10a被正極集電體兩面裸露部分10b從外面覆蓋。因此，進一步有效地散熱，能進一步提高可靠性。
下面將解釋凝膠電解質電池1的生產方法。
首先，如下所述制造正極2。把含有正極活性材料、導電材料和結合劑的正極復合劑均勻涂敷在作為正極集電體2b的金屬箔(如鋁箔)上，并干燥形成正極活性材料層2a。因此，制成了正極板。所述正極復合劑的結合劑可以是已知的結合劑，或者可以向上述正極復合劑中加入添加劑。
在把所述正極復合劑涂覆到正極集電體2b上時，如圖4所示，正極復合劑沒有涂敷在正極集電體2b端部的一個面上，以便作為正極集電體一面裸露部分10a。在制造卷繞電極體5時，正極集電體一面裸露部分10a位于卷繞電極體5的外周。
此外，該正極集電體一面裸露部分10a有一端兩面都沒有涂覆正極復合劑。這個端部稱為正極集電體兩面裸露部分10b。在制造卷繞電極體5時，該正極集電體兩面裸露部分10b位于卷繞電極體5的外周。
然后，在所述正極板上形成凝膠電解質層4。為了形成凝膠電解質層4，首先，把一種電解質鹽溶解在一種非水溶劑中，制備一種非水電解質溶液。向這種非水電解質溶液中加入基質聚合物，并充分攪拌溶解所述基質聚合物，獲得一種溶膠電解質溶液。
然后，把預定量的這種電解質溶液涂覆到所述正極板上，并在室溫冷卻，使得所述基質聚合物膠凝，并在正極活性材料2a和正極集電體裸露部分10上形成凝膠電解質層4。
然后，把含有凝膠電解質層4的正極板切割成帶。從要焊接正極端子的凝膠電解質層上除去正極活性材料層2a，并把例如鋁引線焊接在這部分上，以便作為正極端子7。因此，制成了具有凝膠電解質層4的帶狀正極2。
此外，如下所述制造負極3。把含有所述負極活性材料、導電材料和結合劑的負極復合劑均勻涂敷在作為負極集電體3b的金屬箔(如銅箔)上，并干燥形成負極活性材料層3a。因此，制成了負極板。所述負極復合劑的結合劑可以是已知的結合劑，或者可以向上述負極復合劑中加入添加劑。
在把所述負極復合劑涂覆到負極集電體3b上時，如圖6所示，沒有向負極集電體3b端部的一面涂覆負極復合劑，以便作為負極集電體一面裸露部分11a。在制造卷繞電極體5時，負極集電體一面裸露部分11a位于卷繞電極體5的內周。
然后，在所述負極板上形成凝膠電解質層4。為了形成凝膠電解質層4，首先，把預定量的用上述相同方法制備的電解質溶液涂覆到負極活性材料層3a上，并在室溫冷卻，使得所述基質聚合物膠凝，并在負極活性材料3a和負極集電體裸露部分11a上形成凝膠電解質層4。
然后，把含有凝膠電解質層4的負極板切割成帶。從要焊接負極端子的凝膠電解質層4上除去負極活性材料層3a，并把例如鎳引線焊接在這部分上，以便作為負極端子8。因此，制成了具有凝膠電解質層4的帶狀負極3。
把這樣制造的帶狀正極2和帶狀負極3相互結合，其結合方式使得凝膠電解質層4相互對著，并通過壓制獲得層疊的電極體。此外，在其長度方向上卷繞這種層疊的電極體，獲得卷繞電極體5。這里，如圖5所示，正極集電體一面裸露部分10a覆蓋卷繞電極體5的外周一圈或多圈。此外，正極集電體兩面裸露部分10b覆蓋正極集電體一面裸露部分10a一圈或多圈。
最后，把這種卷繞電極體5裝在用絕緣材料制成的電池殼薄膜6中，把正極端子7和負極端子8插入到所述密封部分中，從而制成了凝膠電解質電池1。
應該注意，在根據本實施方案的凝膠電解質電池1中，如圖8所示，負極3在其長度方向的另一端可以具有一個負極集電體兩面裸露部分11b。具有這種負極集電體兩面裸露部分11b的端部位于卷繞電極5的外周。如圖9所示，這種負極集電體兩面裸露部分11b在卷繞時夾在正極集電體一面裸露部分10a和正極兩面裸露部分10b之間。
在上述凝膠電解質電池1中，位于最外周的電極端部有一個基電體裸露部分，它覆蓋卷繞電極體5的外周一圈或多圈。因此，即使所述電池受到擠壓并破壞，首先在正極集電體裸露部分10和負極兩面裸露部分11b之間產生短路。在該凝膠電解質電池1中，正極集電體裸露部分10和負極集電體兩面裸露部分11b擴散出短路產生的熱量，該熱量對所述電極活性材料層幾乎沒有影響。因此，不會在整個電池內產生損壞。
根據本實施方案的上述凝膠電解質電池11可以具有圓柱形、多邊形等，并且不局限于特定的形狀。而且，凝膠電解質電池1可以是薄型或大尺寸形，并且不局限于特定的尺寸。
應該注意，在含有溶脹溶劑并使用凝膠固體電解質的凝膠電解質電池1基礎上解釋了上述實施方案，但是本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明也可以適用于不含溶脹溶劑的固體電解質電池。而且，本發(fā)明也可以適用于二次電池。
實施例實際制造了具有上述結構的固體電解質電池，通過破壞試驗證實了本發(fā)明的效果。首先，如下所述制造正極。
首先，把0．5摩爾碳酸鋰和1摩爾碳酸鈷混合并在900℃空氣中焙燒5小時，獲得用作正極活性材料的LiCoO2。把91份重量的這種LiCoO2、6份重量作為導電材料的石墨、以及3份重量作為結合劑的聚偏氟乙烯混合并分散在N-甲基吡咯烷酮中，形成漿料。把這種漿料均勻涂覆在用厚20微米的鋁箔制造的正極集電體的兩面，并干燥形成正極活性材料層。
在把所述正極復合劑涂覆到所述正極集電體上時，所述正極集電體一個端部的一面不涂覆，以便作為所述正極集電體一面裸露部分，在所述電極卷繞成卷繞電極體時，所述正極集電體一面裸露部分位于外周上。干燥涂覆到所述正極集電體上的正極復合劑并用輥壓機壓制，獲得正極板。
凝膠電解質層在所述正極板上形成如下。首先，把42．5份重量的碳酸亞乙酯、42．5份重量的碳酸亞丙酯和15份重量的LiPF6混合，獲得塑性劑。把30份重量作為基質聚合物的這種塑性劑、10份重量的以97∶3的聚合比共聚的二氟乙烯和六氟丙烯、以及60份重量的四氫呋喃混合并溶解獲得一種溶膠電解質溶液。
然后，把所述電解質溶液均勻涂覆到所述正極板上并干燥排出四氫呋喃。然后，把所述正極翻轉并把所述電解質溶液涂覆到所述正極的另一面并干燥。因此，在所述正極板的兩個面上形成厚12．5微米的凝膠電解質層。
把帶有所述凝膠電解質層的正極板切割成帶。從焊接引線的部分上除去所述凝膠電解質層和所述正極活性材料層，并把鋁引線焊在該部分上作為正極端子。因此，制成了所述正極。
這樣獲得的正極在其長度方向的一端有所述正極集電體一面裸露部分，該部分的正極集電體的另一個表面裸露。在形成卷繞電極體時，具有所述正極集電體一面裸露部分的這一端位于外周。
然后，如下所述制造負極。
首先，把90份重量的石墨和10份重量的聚偏氟乙烯混合并分散在N-甲基吡咯烷酮中，獲得漿料。把這種漿料均勻涂敷在用厚10微米的銅箔制成的負極集電體的兩個面上，并且干燥形成負極活性材料層。干燥后，用輥壓機把帶有所述負極活性材料層的負極集電體壓制成負極板。
然后，如下所述，使凝膠電解質層形成在所述負極板上。用與上述相同方法制備的電解質溶液均勻涂覆到所述負極板的兩個面上并干燥排出四氫呋喃。這樣，在所述負極板的兩面上形成厚12．5微米的凝膠電解質層。
把帶有所述凝膠電解質層的負極板切割成帶。從焊接引線的部分上除去所述凝膠電解質層和所述負極活性材料層，并把鎳引線焊在該部分上作為負極端子。因此，制成了所述負極。
然后，把在其兩面都有凝膠電解質的帶狀正極和在其兩面都有凝膠電解質層的帶狀負極層疊形成層疊體。把所述層疊體在其長度方向上卷繞，使得所述正極在外面的位置，所述負極在內部的位置，以獲得一種卷繞電極體。這里，所述正極集電體一面裸露部分覆蓋所述卷繞電極體外周一圈或多圈。
最后，把所述卷繞電極體夾在電池殼薄膜之間，所述電池殼薄膜由按照從外向內的順序層疊的25微米厚的尼龍層、40微米厚的鋁層、以及30微米厚的聚丙烯層組成。把電池殼薄膜的外端在減壓下熱封，以便把所述卷繞電極體氣密性地密封在所述電池殼薄膜內。應該注意，所述正極端子和負極端子插在所述薄膜密封部分中。因此，制成了所述凝膠電解質電池。在實施例2中，按如下所述制造正極。
首先，用與實施例1相同的方法制造正極復合劑漿料，把這種漿料均勻涂覆在用厚20微米的鋁箔制造的正極集電體的兩面，并干燥形成正極活性材料層。
在把所述正極復合劑涂覆到所述正極集電體上時，所述正極集電體一個端部的一面不涂覆，以便作為所述正極集電體一面裸露部分，在所述電極卷繞成卷繞電極體時，所述正極集電體一面裸露部分位于外周上。此外，靠近該正極集電體一面裸露部分，布置有一個正極集電體兩面裸露部分，在該部分上，正極集電體兩面都沒有涂覆正極復合劑。在制造卷繞電極體時，這種正極集電體兩面裸露部分位于外周。干燥具有正極復合劑的正極集電體并用輥壓機壓制獲得正極板。
如下所述，在所述正極板上形成凝膠電解質層。把與實施例1相同方法制備的電解質溶液均勻涂覆到所述正極板的兩面上并干燥排出四氫呋喃。因此，在所述正極板的兩個面上形成厚12．5微米的凝膠電解質層。
把帶有所述凝膠電解質層的正極板切割成帶。從焊接引線的部分上除去所述凝膠電解質層和所述正極活性材料層，并把鋁引線焊在該部分上作為正極端子。因此，制成了所述正極。
這樣獲得的正極在其長度方向的一端有所述正極集電體一面裸露部分，其中，所述正極集電體的另一個表面裸露。在形成卷繞電極體時，具有所述正極集電體一面裸露部分的這一端位于外周。此外，在卷繞時位于外周的具有正極集電體一面裸露部分的端部是正極集電體兩面裸露部分(正極集電體的兩個面都裸露出來)。所述正極集電體兩面裸露部分覆蓋所述正極集電體一面裸露部分一圈或多圈。
用與實施例1相同的方法制造一種凝膠電解質電池，但是使用上述制造的正極。
在所述凝膠電解質電池的卷繞電極體中，所述正極集電體一面裸露部分覆蓋所述卷繞電極體外周的一圈或多圈，然后再用所述正極集電體兩面裸露部分覆蓋一圈或多圈。在實施例3中，按如下所述制造負極。
首先，用與實施例1相同的方法制備一種負極復合劑漿料，把這種漿料均勻涂敷在負極集電體的兩個面上，并且干燥形成負極活性材料層。
在把所述負極復合劑涂覆到所述負極集電體上時，所述負極集電體的一個端部的一面沒有涂覆，以便作為所述負極集電體一面裸露部分。在把所述電極卷繞成卷繞電極體時，這種負極集電體一面裸露部分位于內周。干燥帶有所述負極復合劑層的負極集電體并用輥壓機壓制，獲得負極板。
然后，如下所述，使凝膠電解質層形成在所述負極板上。把與實施例1相同方法制備的電解質溶液均勻涂覆到所述負極板的兩個面上并干燥排出四氫呋喃。這樣，在所述負極板的兩面上形成厚12．5微米的凝膠電解質層。
把帶有所述凝膠電解質層的負極板切割成帶。從焊接引線的部分上除去所述凝膠電解質層和所述負極活性材料層，并把鎳引線焊在該部分上作為負極端子。因此，制成了所述負極。
然后，所得的負極在其長度方向上具有負極集電體一面裸露部分，這里，所述負極集電體的另一個面裸露。在形成卷繞電極體時，具有所述負極集電體一面裸露部分的這一端位于內周。
用與實施例1相同的方法制造一種凝膠電解質電池，但是使用上述制造的負極。
在所述凝膠電解質電池的卷繞電極體中，所述負極集電體一側裸露部分覆蓋所述卷繞電極體內周一圈或多圈。在實施例4中，正極和負極制造如下。
首先，用與實施例1相同的方法制造正極復合劑漿料，把這種漿料均勻涂覆在正極集電體的兩面，并干燥形成正極活性材料層。
在把所述正極復合劑涂覆到所述正極集電體上時，布置有一個正極集電體兩面裸露部分(其兩個面都不涂覆正極復合劑)。在制造卷繞電極體時，所述正極集電體兩面裸露部分位于外周上。干燥具有正極復合劑的正極集電體并用輥壓機壓制獲得正極板。
然后，如下所述，在所述正極板上形成凝膠電解質層。把與實施例1相同方法制備的電解質溶液均勻涂覆到所述正極板的兩面上并干燥排出四氫呋喃。因此，在所述正極板上形成厚12．5微米的凝膠電解質層。
把帶有所述凝膠電解質層的正極板切割成帶。從焊接引線的部分上除去所述凝膠電解質層和所述正極活性材料層，并把鋁引線焊在該部分上作為正極端子。因此，制成了所述正極。
這樣獲得的正極在其長度方向的一端有所述正極集電體兩面裸露部分，其中，所述正極集電體的兩個面裸露。在形成卷繞電極體時，具有所述正極集電體兩面裸露部分的這一端位于外周。
然后，按如下所述制造負極。
首先，用與實施例1相同的方法制備一種負極復合劑漿料，把這種漿料均勻涂敷在負極集電體的兩個面上，并且干燥形成負極活性材料層。
在把所述負極復合劑涂覆到所述負極集電體上時，所述負極集電體的一個端部的兩個面沒有涂覆，以便作為所述負極集電體兩面裸露部分。在把所述電極卷繞成卷繞電極體時，這種負極集電體兩面裸露部分位于外周。干燥帶有所述負極復合劑層的負極集電體并用輥壓機壓制，獲得負極板。
然后，如下所述，使凝膠電解質層形成在所述負極板上。把與實施例1相同方法制備的電解質溶液均勻涂覆到所述負極板的兩個面上并干燥排出四氫呋喃。這樣，在所述負極板上形成厚12．5微米的凝膠電解質層。
把帶有所述凝膠電解質層的負極板切割成帶。從焊接引線的部分上除去所述凝膠電解質層和所述負極活性材料層，并把鎳引線焊在該部分上作為負極端子。因此，制成了所述負極。
所得的負極在其長度方向上的一端具有所述負極集電體兩面裸露部分，這里，所述負極集電體的兩個面都裸露。在形成卷繞電極體時，具有所述負極集電體兩面裸露部分的這一端位于外周。
使用這樣制造的正極和負極，用與實施例1相同的方法制造一種凝膠電解質電池。
在所述凝膠電解質電池的卷繞電極體中，所述正極集電體兩面裸露部分和所述負極兩面裸露部分通過凝膠電解質覆蓋所述卷繞電極體外周一圈或多圈。用與實施例1相同的方法制造一種凝膠電解質電池，但是整個正極集電體用所述正極復合劑涂覆，而沒有留下未涂覆部分，整個負極集電體用所述負極復合劑涂覆，而沒有留下未涂覆部分。
這樣制造的凝膠電解質電池經過破壞試驗。應該注意，所獲得凝膠電解質電池的能量密度為250Wh／l。
首先，把每個電池在0．2C電流條件下恒流充電到最高4．2V，然后恒壓放電并在預定的電流值切斷。
把每個電池放在隔熱材料上并施加外力使所述電池短路。測定所述電池殼薄膜的最高溫度。
對每個實例的5個試樣進行破壞試驗，計算所述5個試樣中的電池殼薄膜表面最高溫度的平均值。結果表示于表1。
從表1清楚看出，在具有所述電極集電體裸露部分的實施例1-4的電池中，與對比實施例1的電池相比，在破壞時所述電池殼薄膜的最高溫度被抑制到低溫。
這可以解釋如下。當電池在壓力作用下彎曲時，在開始時，在所述卷繞電極體最外周的電極集電體裸露部分中導致短路，所述電極集電體裸露部分擴散出所產生的熱量，能夠把對所述電極活性材料的影響抑制到最小程度。
如上所述，在根據本發(fā)明的固體電解質電池中，在所述電池受壓變形時，在開始時，在所述電極裸露部分中產生短路，并由其散發(fā)出熱量，因此，所述電極活性材料層幾乎不受影響。這樣有可能抑制熱量的產生和煙霧的產生。
而且，在根據本發(fā)明的非水電解質電池中，所述電極集電體裸露部分覆蓋所述卷繞電極體外周一圈或多圈。因此，在所述電池受壓變形時，有可能抑制熱和煙的產生。
因此，本發(fā)明可以提供能夠抑制電池損壞和對環(huán)境的影響并且具有優(yōu)異可靠性的固體電解質電池。
權利要求
1．一種固體電解質電池，包含一種卷繞電極體，所述卷繞電極體由帶有兩面涂覆正極活性材料層的帶狀電極集電體的正極和帶有兩面涂覆負極活性材料層的帶狀負極集電體的負極組成，所述正極和所述負極通過固體電解質層層疊并在其長度方向卷繞，其中，所述卷繞電極在其長度方向位于最外周的一端有集電體一面裸露部分，所述集電體一面裸露部分覆蓋所述卷繞電極體外周一圈或多圈。
2．根據權利要求1的固體電解質電池，其中，所述固體電解質層含有一種溶脹溶劑并膠凝。
3．根據權利要求1的固體電解質電池，其中，所述集電體一面裸露部分具有集電體兩面都裸露的集電體兩面裸露部分，并且所述集電體兩面裸露部分覆蓋所述集電體一面裸露部分外周一圈或多圈。
4．根據權利要求1的固體電解質電池，其中，所述卷繞電極在所述電極長度方向的一端位于最內周具有集電體一面裸露部分，所述集電體一面裸露部分覆蓋所述卷繞電極體最內周一圈或多圈。
5．根據權利要求1的固體電解質電池，其中，所述正極在其長度方向的一端有正極集電體兩面裸露部分，所述負極在其長度方向的一端具有負極集電體兩面裸露部分，并且所述正極集電體兩面裸露部分和所述負極集電體兩面裸露部分，把所述固體電解質層夾在中間，并覆蓋所述卷繞電極體外周一圈或多圈。
全文摘要
正極具有其兩面涂覆正極活性材料層的帶狀電極集電體,負極具有其兩面涂覆負極活性材料層的帶狀負極集電體。所述正極和所述負極通過一種固體電解質層層疊并在其長度上卷繞成電池的卷繞電極體。所述電極在其長度方向的一端位于最外周有集電體一面裸露部分,并且所述集電體一面裸露部分覆蓋所述卷繞電極體外周一圈或多圈。這種結構可以減小在所述電池受壓變形時引起的損壞。
文檔編號H01M6/10GK1290969SQ0012927
公開日2001年4月11日 申請日期2000年9月30日 優(yōu)先權日1999年9月30日
發(fā)明者柴本悟郎 申請人:索尼株式會社