專利名稱：非水電解質(zhì)電池、電池組和汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非水電解質(zhì)電池、具有該非水電解質(zhì)電池的電池組和汽車。
背景技術(shù)：
迄今為止，隨著便攜型個(gè)人計(jì)算機(jī)和無繩設(shè)備迅速地普及，要求高性能的二次電池作為它們的電源。作為該二次電池，開發(fā)了將能夠嵌入和脫嵌鋰離子的物質(zhì)用于正極和負(fù)極材料的非水電解質(zhì)電池，并且已經(jīng)作為小型電子設(shè)備用的電源得到實(shí)際應(yīng)用。另外，最近非水電解質(zhì)電池的用途并不限于便攜型電子設(shè)備，可以擴(kuò)展到無繩家電和電力助動(dòng)自行車、以及混合動(dòng)力電動(dòng)車等很寬的范圍。
在這些擴(kuò)展到寬范圍的用途中，電池的使用環(huán)境也與以往的小型電子裝置不同。還要考慮如車載用等那樣連續(xù)地施加振動(dòng)的情況、和如電動(dòng)工具那樣無規(guī)則地施加較大沖擊的情況。作為二次電池，要求能夠充分地忍耐這樣的振動(dòng)和沖擊，沒有故障或變?yōu)椴话踩臓顟B(tài)。
另一方面，作為電池特性，要求大容量而且高輸出功率的。對(duì)于大容量的二次電池來說，每個(gè)電池的重量與容量大致成比例地增加。當(dāng)在不改變構(gòu)成元件的機(jī)械強(qiáng)度和剛性的情況下增加電池重量時(shí)，對(duì)振動(dòng)和沖擊的耐性顯然會(huì)下降。從高輸出的角度考慮，需要由電池輸出電流的電極端子必須是低電阻的。為了滿足該要求，優(yōu)選增大電極端子的斷面積。斷面積大的電極端子機(jī)械強(qiáng)度高，而且難以彎曲，就這點(diǎn)而言是優(yōu)選的。該電極端子連接的電極集電體由于是作為電極基材本身的金屬箔，或者是與電極端部連接的薄的金屬片，所以在大部分的情況下可以說是機(jī)械強(qiáng)度比較小。這樣一來，在將強(qiáng)度比較大的電極端子和強(qiáng)度比較小的電極集電體連接的部分，當(dāng)由于振動(dòng)和沖擊等外力產(chǎn)生位移時(shí)，集電體斷裂的危險(xiǎn)性高。
通常在具有扁平狀電極組的電池中，對(duì)與電極組中電極的主平面平行的方向來說，對(duì)電極組的位移的約束力不足，當(dāng)電極受到強(qiáng)的振動(dòng)和沖擊時(shí)電極組易于在外殼部件內(nèi)部發(fā)生移動(dòng)。尤其在使用層疊膜制的外殼部件作為外殼部件時(shí)，幾乎難以抑制電極組的移動(dòng)。如果在該層疊膜制外殼部件內(nèi)設(shè)置用于連接電極集電體和電極端子的空間，則電極組變得更容易移動(dòng)。
作為電極組移動(dòng)時(shí)的重大問題，可列舉出內(nèi)部短路。當(dāng)電極組沿接近于電極端子的方向移動(dòng)時(shí)，由于電極端子的機(jī)械強(qiáng)度通常比構(gòu)成電極組的元件(例如隔膜)的機(jī)械強(qiáng)度還高，所以有時(shí)在外殼部件內(nèi)的電極端子的一端扎在發(fā)電元件上，產(chǎn)生內(nèi)部短路。
于是，專利文獻(xiàn)1中記載的扁平電池涉及受到振動(dòng)和沖擊時(shí)防止引線端子斷裂的技術(shù)。該扁平電池的正極和負(fù)極的一端被焊接在各自的端子部分，另一端分別具有引出到外殼外的引線端子。各引線端子與焊接的一端連接，具有沿端子部分的根方向折疊，而且在根附近沿引線的引出方向再次折疊的大致S字狀的彎曲部分。即，從與端子部分的連接部分到外殼跟前的部分彎曲為大致S字狀，通過該部分的拉伸變形對(duì)落下沖擊時(shí)施加給電池的移動(dòng)應(yīng)力加以吸收和緩和，從而防止引線端子斷裂。
但是，對(duì)引線端子設(shè)置大致S字狀彎曲部分以實(shí)現(xiàn)應(yīng)力緩和，換句話說就是提高引線端子的位移自由度。尤其是涉及與電極組中電極的主平面垂直方向的振動(dòng)，當(dāng)引線端子的共振頻率和外部振動(dòng)頻率一致時(shí)，由于引線端子的位移振幅增大，具有在電極端子和集電體的連接部分、或者上述連接部分附近的電極端子和集電體上產(chǎn)生金屬疲勞以至于斷裂的問題。
另外，如上所述的專利文獻(xiàn)1，如果對(duì)引線端子設(shè)置大致S字狀彎曲部分，則具有助長(zhǎng)了電極組的移動(dòng)，對(duì)抑制內(nèi)部短路沒有發(fā)揮任何效果的問題。
專利文獻(xiàn)1特開2000-215877號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供通過落下等施加沖擊時(shí)的內(nèi)部短路得到抑制的非水電解質(zhì)電池、電池組和汽車。
本發(fā)明的非水電解質(zhì)電池的特征在于，其具備具有包含正極集電體的正極、和包含負(fù)極集電體的負(fù)極的扁平狀的電極組；容納上述電極組，并在周邊的至少一部分具有封口部分的外殼部件；正極端子，其一端與所述正極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С?，然后向遠(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過所述封口部分而引出到外部；和負(fù)極端子，其一端與所述負(fù)極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С觯缓笙蜻h(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過所述封口部分而引出到外部；其中，上述正極端子滿足下述(1)式，上述負(fù)極端子滿足下述(2)式，t2×W2≥0.25Sp(1)t3×W3≥0.25Sn(2)其中，Sp是在與上述正極端子的引出方向垂直的面上切斷時(shí)得到的上述電極組的斷面積，t2是上述正極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度，W2是上述正極端子的寬度，Sn是在與上述負(fù)極端子的引出方向垂直的面上切斷時(shí)得到的上述電極組的斷面積，t3是上述負(fù)極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度，W3是上述負(fù)極端子的寬度。
本發(fā)明的電池組的特征在于具備上述非水電解質(zhì)電池。
本發(fā)明的汽車的特征在于具備上述電池組。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供通過落下等施加沖擊時(shí)的內(nèi)部短路得以抑制的非水電解質(zhì)電池、電池組和汽車。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的扁平狀非水電解質(zhì)電池的平面透視圖。
圖2是圖1的非水電解質(zhì)電池的縱剖面圖。
圖3是示意地表示圖1的非水電解質(zhì)電池的外殼部件的斜視圖。
圖4是圖1的非水電解質(zhì)電池的封口部分的放大剖面圖。
圖5是從正極端子的引出方向觀察圖1的非水電解質(zhì)電池的透視圖。
圖6是從負(fù)極端子的引出方向觀察圖1的非水電解質(zhì)電池的透視圖。
圖7是表示向圖1的非水電解質(zhì)電池施加落下等沖擊時(shí)的狀態(tài)的縱剖面圖。
圖8是表示在第2實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池中使用的絕緣墊片的一個(gè)例子的斜視圖。
圖9是表示裝入了圖8的絕緣墊片的扁平狀非水電解質(zhì)電池的平面透視圖。
圖10是圖9的非水電解質(zhì)電池的縱剖面圖。
圖11是圖10的非水電解質(zhì)電池的要部的放大剖面圖。
圖12是表示第2實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池的另一個(gè)例子的平面透視圖。
圖13是圖12的非水電解質(zhì)電池的縱剖面圖。
圖14是表示圖12的非水電解質(zhì)電池中裝入的絕緣墊片的斜視圖。
圖15是表示在本發(fā)明第3實(shí)施方式的扁平狀的非水電解質(zhì)電池中，正極端子和負(fù)極端子的電流導(dǎo)出方向相同時(shí)的一個(gè)例子的平面透視圖。
圖16是圖15的非水電解質(zhì)電池的縱剖面圖。
圖17是本發(fā)明第4實(shí)施方式的電池組的分解斜視圖。
圖18是表示圖17的電池組的電路模塊圖。
圖19是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的串聯(lián)混合動(dòng)力汽車的示意圖。
圖20是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的示意圖。
圖21是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的串并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的示意圖。
圖22是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的汽車的示意圖。
圖23是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的混合動(dòng)力摩托的示意圖。
圖24是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的電動(dòng)摩托的示意圖。
圖25是表示比較例1的扁平狀非水電解質(zhì)電池的平面透視圖。
圖26是表示比較例2的扁平狀非水電解質(zhì)電池的平面透視圖。
符號(hào)的說明1電極組；2外殼部件；3正極；3a正極集電體；3b正極活性物質(zhì)層；3c正極集電體引線部分；4負(fù)極；4a負(fù)極集電體；4b負(fù)極活性物質(zhì)層；4c負(fù)極集電體引線部分；5隔膜；9a-9f 密封部分；10容器；10a第1內(nèi)表面；11蓋體；11a 第2內(nèi)表面；12樹脂層；13熱塑性樹脂層；14金屬層；15正極端子；16負(fù)極端子；17絕緣膜；18，19絕緣膜；20，25 絕緣墊片；31電池單體；32組電池；33印刷電路布線基板；34正極側(cè)布線；35正極側(cè)連接器；36負(fù)極側(cè)布線；37負(fù)極側(cè)連接器；38粘合帶；39保護(hù)塊；41容納容器；42蓋；48電池組具體實(shí)施方式
(第1實(shí)施方式)參照?qǐng)D1-圖6對(duì)第1實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的扁平狀非水電解質(zhì)電池的平面透視圖，圖2是表示圖1的非水電解質(zhì)電池的縱剖面圖。圖3是示意地表示圖1的非水電解質(zhì)電池的外殼部件的斜視圖，圖4是圖1的非水電解質(zhì)電池的封口部分的放大剖面圖，圖5是從正極端子的引出方向觀察圖1的非水電解質(zhì)電池的透視圖，圖6是從負(fù)極端子的引出方向觀察圖1的非水電解質(zhì)電池的透視圖，圖7是表示向圖1的非水電解質(zhì)電池施加落下等沖擊時(shí)的狀態(tài)的縱剖面圖。
如圖1中所示，扁平形狀的電極組(發(fā)電元件)1被容納在外殼部件2內(nèi)。非水電解質(zhì)(未圖示)保持在電極組1中。電極組1具有使隔膜5介于長(zhǎng)方形的多個(gè)正極3和長(zhǎng)方形的多個(gè)負(fù)極4之間，同時(shí)進(jìn)行交替層疊而成的結(jié)構(gòu)。正極3的周邊部分的四個(gè)邊從負(fù)極4的四個(gè)邊突出來。另外，隔膜5的周邊部分從正極3的四個(gè)邊突出來。如圖2中所示，正極3具有正極集電體3a和層疊在正極集電體3a的兩個(gè)面上的正極活性物質(zhì)3b。另一方面，負(fù)極4具有負(fù)極集電體4a和層疊在負(fù)極集電體4a的兩個(gè)面上的負(fù)極活性物質(zhì)4b。
如圖3中所示，外殼部件2具有容器10和矩形的蓋體11，所述容器10由對(duì)層疊膜進(jìn)行例如深沖加工或者壓制加工而形成的矩形的凹部組成，所述蓋體11由未進(jìn)行層疊膜之中的加工的平板部分組成。如果將層疊膜沿點(diǎn)線向容器側(cè)折疊，則可以使蓋體11蓋在容器10上。圖1和圖2表示蓋體11堵住容器10的開口部分的狀態(tài)。蓋體11與在容器10的開口部分周邊形成的長(zhǎng)邊密封部分9a和短邊密封部分9b、9c連接。圖3中，蓋體11預(yù)先與容器10進(jìn)行一體化，在容器10的開口部分周邊之內(nèi)的3個(gè)邊上形成密封部分，但是并不限于此。例如，也可以使用容器10和蓋體11分別獨(dú)立、并且在開口部分的整個(gè)周邊都具有密封部分的容器。
電極組1按照其電極反應(yīng)面與蓋體11平行的方式被容納在容器10內(nèi)。另外，電極反應(yīng)面是指正極活性物質(zhì)層3b的與負(fù)極活性物質(zhì)層4b進(jìn)行反應(yīng)的面、或負(fù)極活性物質(zhì)層4b的與正極活性物質(zhì)層3b進(jìn)行反應(yīng)的面，當(dāng)與任何一個(gè)面平行時(shí)就與電極反應(yīng)面平行，而當(dāng)與任何一個(gè)面垂直時(shí)就與電極反應(yīng)面垂直。
例如如圖4中所示，層疊膜具備樹脂層12、熱塑性樹脂層13、和設(shè)置在樹脂層12和熱塑性樹脂層13之間的金屬層14。熱塑性樹脂層13位于容器10和蓋體11的內(nèi)表面。
長(zhǎng)邊密封部分9a和蓋體11使用位于它們的內(nèi)表面的熱塑性樹脂層13進(jìn)行熱熔融粘合。短邊密封部分9b和蓋體1 1以其間夾著帶狀的正極端子15的狀態(tài)進(jìn)行熱熔融粘合。正極端子15的頂端從短邊密封部分9b和蓋體11之間(以下，稱為第1封口部分)通過而引出到外部。另一方面，短邊密封部分9c和蓋體11以其間夾著帶狀的負(fù)極端子16的狀態(tài)進(jìn)行熱熔融粘合。負(fù)極端子16的頂端從短邊密封部分9c和蓋體11之間(以下，稱為第2封口部分)通過而引出到外部。負(fù)極端子16的引出方向(也稱為電流導(dǎo)出方向)與正極端子15的引出方向(也稱為電流導(dǎo)出方向)在同一軸上，而且與正極端子15的引出方向相反。
第1絕緣膜17覆蓋了正極端子15的兩個(gè)面的與短邊密封部分9b和蓋體11相對(duì)置的位置，同時(shí)覆蓋了負(fù)極端子16的兩個(gè)面的與短邊密封部分9c和蓋體11相對(duì)置的位置。這是因?yàn)榈?絕緣膜17防止了正極端子15和負(fù)極端子16與外殼部件2中的金屬層14的短路，同時(shí)提高了外殼部件2的密封性。
正極端子15相反側(cè)的端部15a與多根正極集電體引線部分3c連接。由此，正極端子15和正極集電體3a進(jìn)行電連接。正極集電體引線部分3c分別是正極3的正極集電體3a的端部的一部分沿長(zhǎng)邊方向突出來而得到的。正極集電體引線部分3c以捆扎為一束的狀態(tài)與正極端子15相反側(cè)的端部15a連接。將正極端子15的頂端從與正極集電體引線部分3c的連接部分沿暫時(shí)接近電極組1的方向?qū)С?。結(jié)果，正極集電體引線部分3c被正極端子15夾著。另外正極端子15的頂端在電極組1和外殼部件10間的空間X內(nèi)部向遠(yuǎn)離電極組1的方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，從短邊密封部分9b和蓋體11之間通過而引出到外部。
如圖5中所示，正極端子15以寬W2和高t2所給出的面積與電極組1的端面相對(duì)置。
如后述，作為絕緣部件的第2絕緣膜181-182是為了使正極端子15和正極集電體引線部分3c與外殼部件2中的金屬層14絕緣而使用的。第2絕緣膜181貼合在蓋體11的內(nèi)表面11a上，與正極端子15以及正極集電體引線部分3c相對(duì)置。第2絕緣膜182覆蓋了正極端子15的端部15a和正極集電體引線部分3c的連接部分。
負(fù)極端子16相反側(cè)的端部16a與多根負(fù)極集電體引線部分4c連接。由此，負(fù)極端子16和負(fù)極集電體4a進(jìn)行電連接。負(fù)極集電體引線部分4c分別是負(fù)極4的負(fù)極集電體4a的端部的一部分從長(zhǎng)邊方向突出來而得到。另外，負(fù)極集電體引線部分4c的突出方向是與正極集電體引線部分3c的突出方向相反的方向。負(fù)極集電體引線部分4c以捆扎為一束的狀態(tài)與負(fù)極端子16相反側(cè)的端部16a連接。負(fù)極端子16的頂端從與負(fù)極集電體引線部分4c的連接部分沿暫時(shí)接近電極組1的方向?qū)С觥＝Y(jié)果，負(fù)極集電體引線部分4c被負(fù)極端子16夾著。另外負(fù)極端子16的頂端在電極組1和外殼部件10間的空間Y內(nèi)部通過向遠(yuǎn)離電極組1的方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，從短邊密封部分9c和蓋體11之間通過而引出到外部。
如圖6中所示，負(fù)極端子16以寬W3和高t3所給出的面積與電極組1的端面相對(duì)置。
如后述，作為絕緣部件的第3絕緣膜191-192是為了使負(fù)極端子16和負(fù)極集電體引線部分4c與外殼部件2中的金屬層14絕緣而使用的。第3絕緣膜191貼合在蓋體11的內(nèi)表面11a上，與負(fù)極端子16以及負(fù)極集電體引線部分4c相對(duì)置。第3絕緣膜192覆蓋了負(fù)極端子16的端部16a和負(fù)極集電體引線部分4c的連接部分。
下面對(duì)作為絕緣部件的第2絕緣膜181-182和第3絕緣膜191-192進(jìn)行說明。當(dāng)將正極端子15和負(fù)極端子16由密閉的外殼部件內(nèi)導(dǎo)出到外側(cè)時(shí)，如上所述，在容器10和蓋板11之間夾著正極端子15和負(fù)極端子16而進(jìn)行熱熔融粘合密封。結(jié)果，熱熔融粘合密封時(shí)的熱傳導(dǎo)給端子，整個(gè)端子變?yōu)楦邷亍Ｒ虼?，如果端子的密封部分以外的部分與外殼部件的內(nèi)表面進(jìn)行接觸，則有可能導(dǎo)致外殼部件內(nèi)表面的樹脂層熔化，露出金屬層，端子與金屬層接觸而產(chǎn)生短路。為了防止這種短路，用絕緣部件進(jìn)行覆蓋，以使得正極端子15和負(fù)極端子16不與外殼部件的內(nèi)表面接觸。如上述圖2中所示，用絕緣部件覆蓋的地方優(yōu)選的是與端子和外殼部件內(nèi)表面接近、或者接觸的地方。作為絕緣帶的材料，可以使用聚丙烯、聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚四氟乙烯(PTFE)等，優(yōu)選使用熔點(diǎn)比外殼部件內(nèi)表面更高的材料。
正極端子15滿足下述(1)式，而且負(fù)極端子16滿足下述(2)式。
t2×W2≥0.25Sp(1)t3×W3≥0.25Sn(2)參照?qǐng)D5進(jìn)行說明。Sp是在與正極端子15的引出方向垂直的面上切斷時(shí)得到的電極組1的斷面積，例如，由式t1×W1算出。t1是電極組1的厚度，W1是由正極端子15在與其引出方向垂直的方向上的長(zhǎng)度所規(guī)定的電極組1的寬度、即和正極端子15的短邊方向的寬度相同的方向的電極組1的寬度。t2是正極端子15在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度。W2是正極端子15的短邊方向的寬度。另外，電極組的厚度t1和寬度W1為在直徑10mm的圓盤狀測(cè)定子上施加1(N)載荷時(shí)測(cè)量的值。
另一方面，如圖6中所示，Sn是在與負(fù)極端子16的引出方向垂直的面上切斷時(shí)得到的電極組1的斷面積。在圖6的情況下，Sn值是與Sp相等的值。t3是負(fù)極端子16在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度，W3是負(fù)極端子16的短邊方向的寬度。
如圖7中所示，通過受到落下等沖擊，電極組1沿接近于正極端子15的方向移動(dòng)時(shí)，電極組1的端面便碰上正極端子15，以給出正極端子15的(t2×W2)的面積的面支撐載荷。露出正極和負(fù)極和隔膜的層疊面的電極組的端面強(qiáng)度弱，如果扎上突起物，具有易于短路的可能性。正極端子15的頂端從與正極集電體引線部分3c的連接部分沿暫時(shí)接近于電極組1的方向?qū)С觯又?，在電極組1和外殼部件10間的空間X內(nèi)部通過以電極組1的方向?yàn)橥鈧?cè)進(jìn)行彎曲而轉(zhuǎn)換方向，從短邊密封部分9b和蓋體11之間通過而引出到外部。因此，正極端子15與上述的專利文獻(xiàn)1不同，不具有從電極組1側(cè)突出來的部分。同時(shí)，正極端子15可以以給出面積(t2×W2)的面，即大于等于0.25Sp的寬面積支撐載荷。結(jié)果，可以使得正極端子不易扎在電極組端面上，從而抑制短路的產(chǎn)生。另外，在圖7的情況下，電極組1沿接近于正極端子15的方向移動(dòng)，但向遠(yuǎn)離負(fù)極端子16的方向移動(dòng)。對(duì)于負(fù)極端子16而言，由于負(fù)極端子16的長(zhǎng)度具有足夠的富余，所以即使拉伸和彎曲應(yīng)力起作用，連接部分也不會(huì)斷裂。
與圖7的情況相反，當(dāng)電極組1沿接近于負(fù)極端子16的方向移動(dòng)時(shí)，電極組1的端面碰上負(fù)極端子16，以給出負(fù)極端子16的(t3×W3)的面積的面支撐載荷。負(fù)極端子16的頂端由與負(fù)極集電體引線部分4c的連接部分沿暫時(shí)接近于電極組1的方向?qū)С?，接著，在電極組1和外殼部件10間的空間Y內(nèi)部通過以電極組1的方向?yàn)橥鈧?cè)進(jìn)行彎曲而轉(zhuǎn)換方向，從短邊密封部分9b和蓋體11之間通過而引出到外部。因此，負(fù)極端子16與上述的專利文獻(xiàn)1不同，不具有從電極組1側(cè)突出來的部分。同時(shí)，負(fù)極端子16可以以給出面積(t3×W3)的面，即大于等于0.25Sn的寬面積支撐載荷。結(jié)果，負(fù)極端子不易扎在電極組端面上，可以抑制短路的產(chǎn)生。
另外，對(duì)于正極端子15而言，由于長(zhǎng)度具有足夠的富余，所以即使電極組1沿遠(yuǎn)離正極端子15的方向移動(dòng)時(shí)連接部分也不會(huì)斷裂。因此，根據(jù)第1實(shí)施方式，無論電極組向接近的方向移動(dòng)時(shí)，還是向遠(yuǎn)離的方向移動(dòng)時(shí)，都不會(huì)在與正極集電體3a、負(fù)極集電體4a、正極端子15、負(fù)極端子16各自的連接部分集中過大的應(yīng)力，從而不至于斷裂。
正極端子15的立起部分的面積(t2×W2)的上限值可以為1.0Sp。另外，負(fù)極端子16的立起部分的面積(t3×W3)的上限值可以為1.0Sn。通過將上限設(shè)定為該值，可以在不損害必要的封口性的情況下，減少在施加振動(dòng)或沖擊時(shí)產(chǎn)生的斷裂和內(nèi)部短路，從而可以提高對(duì)振動(dòng)和沖擊的可靠性和安全性。正極端子15和負(fù)極端子16更優(yōu)選滿足下述(1)’式、(2)’式。
0.3Sp≤t2×W2≤0.8Sp(1)’0.3Sn≤t3×W3≤0.8Sn(2)’要想使正極端子15和負(fù)極端子16的立起部分的面積(t2×W2)、(t3×W3)變得足夠大，優(yōu)選增大t2、t3。具體地說，優(yōu)選t2、t3滿足下述(3)、(4)式。
0.9t1≤t2≤t1(3)0.9t1≤t3≤t1(4)在向電池施加振動(dòng)的過程中，當(dāng)與電極組的主平面垂直方向的成分大時(shí)，正極端子15和負(fù)極端子16相對(duì)于垂直方向的彎曲載荷特別容易位移。由于在共振等時(shí)振幅變大，所以正極端子15和負(fù)極端子16因金屬疲勞而斷裂的可能性變高。通過使t2、t3滿足上述(3)、(4)式，變得不易受到在與電極組1的面垂直的方向施加的振動(dòng)影響，所以可以防止正極端子15和負(fù)極端子16斷裂。
優(yōu)選正極端子15的寬度W2滿足下述(5)式，而且負(fù)極端子16的寬度W3`滿足下述(6)式。
0.25W1≤W2≤W1(5)0.25W1≤W3≤W1(6)另外，W1是由正極端子15和負(fù)極端子16在與其引出方向垂直的方向上的長(zhǎng)度規(guī)定的上述電極組的寬度。
通過滿足上述(5)、(6)式，可以提供在不損害電池的封口性的情況下，對(duì)沖擊和振動(dòng)的可靠性和安全性優(yōu)異的非水電解質(zhì)電池。更優(yōu)選的范圍是0.35W1≤W2≤0.9W1、0.35W1≤W3≤0.9W1。
正極集電體引線部分3c和正極端子15的連接部分、負(fù)極集電體引線部分4c和負(fù)極端子16的連接部分可以用鉚接、壓合、超聲波焊接、激光焊接、電阻焊接等各種方法進(jìn)行連接。無論用哪種方法進(jìn)行連接時(shí)，都可以通過連接條件的最優(yōu)化等，以在電方面為低電阻的方式，在機(jī)械方面牢固地進(jìn)行連接，但是當(dāng)正極端子15和負(fù)極端子16使用鋁或鋁合金時(shí)，優(yōu)選用超聲波焊接進(jìn)行的連接，因?yàn)榭梢院?jiǎn)便且生產(chǎn)率高地以低電阻方式進(jìn)行連接。
另外，連接部分也可以通過使正極集電體引線部分3c、負(fù)極集電體引線部分4c和正極端子15、負(fù)極端子16各自單純地進(jìn)行重疊，并用上述方法將重疊的部分接合起來，但是如上述圖2中所圖示的那樣，在正極端子15、負(fù)極端子16之間夾著正極集電體引線部分3c、和負(fù)極集電體引線部分4c，如果從其兩個(gè)表面進(jìn)行接合，則可進(jìn)一步提高連接部分的強(qiáng)度，增加可靠性，所以是優(yōu)選的。這是因?yàn)?，通常而言?1)正極端子15或負(fù)極端子16的板厚比正極集電體3a或負(fù)極集電體4a更厚，因?yàn)閺?qiáng)度高，易于在更強(qiáng)有力的條件下進(jìn)行接合，(2)夾在將正極端子15或負(fù)極端子16折疊之間使支撐正極集電體3a或負(fù)極集電體4a的面積增大。特別地，當(dāng)使用金屬箔作為正極集電體3a或負(fù)極集電體4a時(shí)，金屬箔的厚度薄至數(shù)μm～數(shù)十μm，所以效果大。
(第2實(shí)施方式)第2實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池除了使用絕緣墊片代替絕緣膜作為絕緣部件外，具有與上述第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)。
作為絕緣墊片的材料，可以使用聚丙烯、聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚四氟乙烯(PTFE)等，優(yōu)選使用熔點(diǎn)比外殼部件內(nèi)表面更高的材料。
參照?qǐng)D8-圖11來說明第2實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池。另外，對(duì)于與圖1-圖7中所說明的相同的部件，附注相同符號(hào)并省略說明。圖8是表示在第2實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池中使用的絕緣墊片的一個(gè)例子的斜視圖。圖9是表示嵌入了絕緣墊片的扁平狀非水電解質(zhì)電池的平面透視圖，圖10是圖9的非水電解質(zhì)電池的縱剖面圖。圖11是圖10的非水電解質(zhì)電池的要部的放大剖面圖。
如圖8中所示，第1絕緣墊片20為在側(cè)面具有開口部分的箱型。在相對(duì)于開口部分的底板21的下部，開有插入端子的端子插入孔22。另外，在開口部分的端部之中上下表面23，24的端部突出來。上下表面23，24的端部突出來是為了覆蓋正極集電體引線部分3c和負(fù)極集電體引線部分4c。非水電解質(zhì)電池具有兩個(gè)這樣的第1絕緣墊片20。如圖10中所示，這兩個(gè)第1絕緣墊片20被設(shè)置在外殼部件2中容器10的底部?jī)?nèi)表面10a和蓋體11的內(nèi)表面11a之間。底部?jī)?nèi)表面10a和與電極組1的電極反應(yīng)面平行的表面(在圖10的情況下為電極組1的上表面)相對(duì)置。將底部?jī)?nèi)表面10a規(guī)定為第1內(nèi)表面。另外，內(nèi)表面11a和與電極組1的電極反應(yīng)面平行的表面(在圖10的情況下為電極組1的下表面)相對(duì)置。將內(nèi)表面11a規(guī)定為第2內(nèi)表面。第1絕緣墊片20的一方以包圍正極端子15的方式設(shè)置在非水電解質(zhì)電池的空間X中，另一方以包圍負(fù)極端子16的方式設(shè)置在空間Y中。
如圖10，11中所示，設(shè)置在空間X中的第1絕緣墊片20的上表面23與容器10的底部?jī)?nèi)表面10a接觸，并覆蓋正極端子15的端部15a和正極集電體引線部分3c的連接部分。另外，如圖10，11中所示，第1絕緣墊片20的下表面24與蓋體11的內(nèi)表面11a接觸，并覆蓋正極端子1 5和與蓋體11的內(nèi)表面11a接近的正極集電體引線部分3c。第1絕緣墊片20的底板21被設(shè)置在容器10的側(cè)面和正極端子15之間。正極端子15的頂端通過底板21的端子插入孔22從第1封口部分引出。
如圖10中所示，設(shè)置在空間Y中的第1絕緣墊片20的上表面23與容器10的底部?jī)?nèi)表面10a接觸，并覆蓋負(fù)極端子16的端部16a和負(fù)極集電體引線部分4c的連接部分。另外，如圖10中所示，第1絕緣墊片20的下表面24與蓋體11的內(nèi)表面11a接觸，并覆蓋負(fù)極端子16和與蓋體11的內(nèi)表面11a接近的負(fù)極集電體引線部分4c。第1絕緣墊片20的底板21被設(shè)置在容器10的側(cè)面和負(fù)極端子16之間。負(fù)極端子16的頂端通過底板21的端子插入孔22從第2封口部分引出。
如果用這樣的結(jié)構(gòu)的第1絕緣墊片20覆蓋正極端子15和負(fù)極端子16，則即使在電池組裝時(shí)和施加振動(dòng)等，第1絕緣墊片20也幾乎不會(huì)產(chǎn)生位置偏移。另外，第1絕緣墊片20的內(nèi)部由于是中空的，所以不僅輕量，而且在電池內(nèi)壓上升時(shí)起著臨時(shí)的氣體貯藏部分的作用，從而可以避免外殼部件2因氣體壓力而變形。另外，第1絕緣墊片20的中空部分也可以起電解液的貯存器的作用。
參照?qǐng)D12-圖14對(duì)第2實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池的另一個(gè)例子進(jìn)行說明。另外，對(duì)于與圖1-圖11中所說明的相同的部件，附加相同符號(hào)并省略說明。圖12是表示第2實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池的另一個(gè)例子的平面透視圖，圖13是圖12的非水電解質(zhì)電池的縱剖面圖。另外，圖14是表示裝入到圖12的非水電解質(zhì)電池中的絕緣墊片的斜視圖。
如圖14中所示，第2絕緣墊片25是在側(cè)面具有開口部分的長(zhǎng)方體形狀的箱。在相對(duì)于開口部分的底板26上，開有插入端子的端子插入孔27。在第2絕緣墊片25的開口部分的端部之中，在上下表面28，29的端部設(shè)置用于覆蓋集電體引線部分的突出部分28a，29a。非水電解質(zhì)電池具有兩個(gè)這樣的第2絕緣墊片25。如圖13中所示，這兩個(gè)第2絕緣墊片25被設(shè)置在外殼部件2中的第1內(nèi)表面10a和第2內(nèi)表面11a之間，具體地說，被設(shè)置在容器10的底部?jī)?nèi)表面10a和蓋體11的內(nèi)表面11a之間。第2絕緣墊片25的一方以包圍正極端子15的方式設(shè)置，另一方以包圍負(fù)極端子16的方式設(shè)置。
一方的第2絕緣墊片25被設(shè)置在空間X中，即被設(shè)置在電極組1的導(dǎo)出正極端子15的側(cè)面和容器10之間的空間中。第2絕緣墊片25的上表面28介于正極端子15的端部15a和容器10之間。另外，如圖13中所示，上表面28的突出部分28a覆蓋了端部15a和正極集電體引線部分3c的連接部分。第2絕緣墊片25的下表面29被設(shè)置在蓋體11和正極端子15之間。另外，如圖13中所示，下表面29的突出部分29a覆蓋了與電極組1的下表面接近的正極集電體引線部分3c。第2絕緣墊片25的底板26被設(shè)置在容器10的側(cè)面和正極端子15之間。正極端子15的頂端通過底板26的端子插入孔27從第1封口部分引出。
另一方的第2絕緣墊片25被設(shè)置在空間Y中，即被設(shè)置在電極組1的導(dǎo)出負(fù)極端子16的側(cè)面和容器10之間的空間中。第2絕緣墊片25的上表面28介于負(fù)極端子16的端部16a和容器10之間。另外，如圖13中所示，上表面28的突出部分28a覆蓋了端部16a和負(fù)極集電體引線部分4c的連接部分。第2絕緣墊片25的下表面29被設(shè)置在蓋體11和負(fù)極端子16之間。另外，如圖13中所示，下表面29的突出部分29a覆蓋了與電極組1的下表面接近的負(fù)極集電體引線部分4c。第2絕緣墊片25的底板26被設(shè)置在容器10的側(cè)面和負(fù)極端子16之間。負(fù)極端子16的頂端通過底板26的端子插入孔27從第2封口部分引出。
如果用這樣的結(jié)構(gòu)的第2絕緣墊片25覆蓋正極端子15和負(fù)極端子16，則可以防止墊片的位置偏移、和內(nèi)壓上升時(shí)的外殼部件的變形，而且可以起電解液的貯存器的作用。另外，由于可以抑制外殼部件2在施加沖擊和振動(dòng)時(shí)發(fā)生變形，所以可以進(jìn)一步提高對(duì)落下和振動(dòng)等外力的可靠性。另外，可以使組裝工序簡(jiǎn)單化。
(第3實(shí)施方式)下面對(duì)將正極端子和負(fù)極端子沿相同方向?qū)С龅那闆r進(jìn)行說明。圖15是表示在本發(fā)明的第3實(shí)施方式的扁平狀的非水電解質(zhì)電池中，正極端子和負(fù)極端子的電流導(dǎo)出方向相同的情況的一個(gè)例子的平面透視圖。
圖16是圖15的非水電解質(zhì)電池的縱剖面圖。另外，對(duì)于與圖1-圖7中所說明的相同的部件，附注相同符號(hào)并省略說明。
扁平形狀的電極組(發(fā)電元件)1被容納在外殼部件2中。如圖15中所示，外殼部件2具有容器10和矩形狀的蓋體11，所述容器10具有在兩個(gè)長(zhǎng)邊側(cè)開口邊緣部形成的長(zhǎng)邊密封部分9d、9e和在一個(gè)短邊側(cè)開口邊緣部形成的短邊密封部分9f，所述蓋體11在另一個(gè)短邊側(cè)開口邊緣部分形成。圖15和圖16表示蓋體11向容器10側(cè)折疊、蓋體11堵住容器10的開口部分的狀態(tài)。容器10和蓋體11例如由層疊膜形成。
長(zhǎng)邊密封部分9d、9e和蓋體11使用位于它們的內(nèi)表面的熱塑性樹脂層進(jìn)行熱熔融粘合。短邊密封部分9f和蓋體11以其間夾著帶狀的正極端子15和帶狀的負(fù)極端子16的狀態(tài)進(jìn)行熱熔融粘合。正極端子15和負(fù)極端子16的頂端從短邊密封部分9f和蓋體11之間(以下稱為第3封口部分)通過而引出到外部。負(fù)極端子16的引出方向(也稱為電流導(dǎo)出方向)與正極端子15的引出方向(也稱為電流導(dǎo)出方向)是相同方向。
第1絕緣膜17覆蓋了與正極端子15和負(fù)極端子16各自的兩個(gè)面中的與短邊密封部分9f和蓋體11相對(duì)置的位置。
正極端子15的相反側(cè)的端部15a與多枚正極集電體引線部分3c連接。由此，正極端子15和正極集電體3a進(jìn)行電連接。正極端子15的頂端從與正極集電體引線部分3c的連接部分沿暫時(shí)接近于電極組1的方向?qū)С龊螅陔姌O組1的短邊方向的端面和外殼部件10之間的空間Z通過并以電極組1的方向?yàn)橥鈧?cè)進(jìn)行彎曲而轉(zhuǎn)換方向，從短邊密封部分9f和蓋體11之間通過而引出到外部。正極端子15以寬W2和高t2所給出的面積與電極組1的端面相對(duì)置。
第2絕緣膜181被貼合在蓋體11的內(nèi)表面11a上，與正極端子15以及正極集電體引線部分3c相對(duì)置。第2絕緣膜182覆蓋了正極端子15的端部15a和正極集電體引線部分3c的連接部分。
負(fù)極端子16的相反側(cè)的端部與多枚負(fù)極集電體引線部分4c連接。由此，負(fù)極端子16和負(fù)極集電體4a進(jìn)行電連接。另外，負(fù)極集電體引線部分4c的突出方向與正極集電體引線部分3c的突出方向相同。負(fù)極端子16的頂端從與負(fù)極集電體引線部分4c的連接部分沿暫時(shí)接近于電極組1的方向?qū)С龊螅诳臻gY中通過以電極組1的方向?yàn)橥鈧?cè)進(jìn)行彎曲而轉(zhuǎn)換方向，從短邊密封部分9f和蓋體11之間通過而引出到外部。負(fù)極端子16以寬W3和高t3所給出的面積與電極組1的端面相對(duì)置。
第3絕緣膜191(未圖示)被貼合在蓋體11的內(nèi)表面11a上，與負(fù)極端子16以及負(fù)極集電體引線部分4c對(duì)置。第3絕緣膜192覆蓋了負(fù)極端子16的端部16a和負(fù)極集電體引線部分4c的連接部分。
正極端子15滿足下述(1)式，而且負(fù)極端子16滿足下述(2)式。
t2×W2≥0.25Sp(1)t3×W3≥0.25Sn(2)
第3實(shí)施方式中，由于正極端子15的引出方向和負(fù)極端子16的引出方向相同，所以Sp和Sn是相同的值。
在正極端子15的引出方向和負(fù)極端子16的引出方向相同的情況下，當(dāng)電極組1平行移動(dòng)時(shí)，正極端子15和負(fù)極端子16同時(shí)接近電極組或者遠(yuǎn)離電極組，這一點(diǎn)與沿相反反向引出的情況不同，但是可以減少施加振動(dòng)或沖擊時(shí)的斷裂和內(nèi)部短路，提高對(duì)沖擊和振動(dòng)的可靠性和安全性。
正極端子15的立起部分面積(t2×W2)的上限值可以為0.45Sp。另外，負(fù)極端子16的立起部分面積(t3×W3)的上限值可以為0.45Sn。通過將上限設(shè)定為該值，可以在不損害需要的封口性的情況下，提高對(duì)振動(dòng)和沖擊的可靠性和安全性。正極端子15和負(fù)極端子16更優(yōu)選滿足下述(1)’式、(2)’式。
0.35Sp≤t2×W2≤0.4Sp(1)’0.35Sn≤t3×W3≤0.4Sn(2)’正極端子15和負(fù)極端子16的t2、t3優(yōu)選滿足上述的(3)、(4)式。由此，可以減少相對(duì)于電極組1的面沿垂直方向施加的振動(dòng)所產(chǎn)生的影響，從而可以充分地防止正極端子15和負(fù)極端子16的斷裂。
正極端子15的寬度W2優(yōu)選滿足下述(7)式，而且負(fù)極端子16的寬度W3優(yōu)選滿足下述(8)式。
0.25W1≤W2＜0.5W1(7)0.25W1≤W3＜0.5W1(8)通過滿足上述(7)、(8)式，可以提供在不損害電池的封口性的情況下，對(duì)沖擊和振動(dòng)的可靠性和安全性優(yōu)異的非水電解質(zhì)電池。更優(yōu)選的范圍是0.35W1≤W2≤0.45W1、0.35W1≤W3≤0.45W1。
但是，如果就相反方向、相同方向進(jìn)行比較，沿相反方向配置端子時(shí)對(duì)電極組的旋轉(zhuǎn)方向的位移的約束力強(qiáng)，即使在平行移動(dòng)的情況下正極端子、負(fù)極端子任何一個(gè)都可以在接近于電極組的方向支撐電極組，另外也可以使用相對(duì)于電極組的寬度具有一半以上寬度的正極端子、負(fù)極端子，從而易于提高強(qiáng)度。
在第1～第3實(shí)施方式的任何一種中，無論從電極組的短邊側(cè)引出，還是從長(zhǎng)邊側(cè)引出都可以。如果從電極組的短邊側(cè)取出正極端子或負(fù)極端子，則可以縮小集電體和正極端子的連接部分與電池體積的體積比，從而易于提高能量密度。另一方面，如果從電極組的長(zhǎng)邊側(cè)取出正極端子或負(fù)極端子，則易于增大端子的寬度，易于變?yōu)榈妥杩梗瑥亩子谧優(yōu)楦咻敵龅碾姵亍?br> 電極組的形狀并不限于第1-第3實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)，也可以使用其它各種形狀的電極組。例如，在層疊型電極組中，可以是將正極或負(fù)極容納在袋狀的隔膜中，并各自交互地進(jìn)行層疊而成為電極組，也可以是使帶狀的隔膜形成九十九個(gè)折，同時(shí)交互地夾著正極和負(fù)極。引出集電體的方法也不限于第1～第3實(shí)施方式中說明的形態(tài)，可以形成各種形態(tài)?？梢栽谟山饘俨M成的集電體的一部分上設(shè)置未擔(dān)載活性物質(zhì)的部位，并使該部位從電極組突出來，用作集電體引線部分?；蛘?，也可以將帶狀的集電體引線部分與正極、負(fù)極分別一片一片地接合，并使其從電極組突出來。另外，也可以使用卷繞型的電極組。此時(shí)，可以沿卷繞軸方向取出正負(fù)極側(cè)各自一個(gè)或多個(gè)集電體引線部分?；蛘?，分別在帶狀的正極、負(fù)極的長(zhǎng)邊一方設(shè)置未擔(dān)載活性物質(zhì)的部分，在卷繞軸的一個(gè)方向上未擔(dān)載正極活性物質(zhì)的部分突出來，在相反方向上使未擔(dān)載負(fù)極活性物質(zhì)的部分突出來?？梢詫⑼怀鰜淼牟粨?dān)載正極活性物質(zhì)的部分通過焊接等捆扎為一個(gè)，使其與正極集電體連接。另外，可以將突出來的不擔(dān)載負(fù)極活性物質(zhì)的部分通過焊接等捆扎為一個(gè)，使其與負(fù)極集電體連接。
下面，對(duì)第1-第3實(shí)施方式中的非水電解質(zhì)電池的正極、負(fù)極、隔膜、非水電解質(zhì)電池、外殼部件和正極端子、負(fù)極端子進(jìn)行說明。
1)負(fù)極上述負(fù)極通過將使例如負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑分散于適合的溶劑中得到的負(fù)極材料膏糊涂敷在集電體的單側(cè)、或兩個(gè)面上來制作。
上述負(fù)極活性物質(zhì)可列舉例如嵌入和脫嵌鋰離子的含碳物質(zhì)、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬氮化物、合金、輕金屬等。
作為上述嵌入和脫嵌鋰離子的含碳物質(zhì)，可列舉出例如焦炭、碳纖維、熱分解氣相碳化物、石墨、樹脂煅燒體、中間相瀝青類碳纖維或中間相球狀碳的煅燒體等。其中，使用在2500℃以上進(jìn)行石墨化的中間相瀝青類碳纖維或中間相球狀碳時(shí)，電極容量變高，所以是優(yōu)選的。
作為金屬氧化物，可以列舉出例如，含鈦的金屬復(fù)合氧化物，例如SnB0.4P0.6O3.1和SnSiO3等錫類氧化物，例如SiO等硅類氧化物，例如WO3等鎢類氧化物等。在這些金屬氧化物中，當(dāng)使用相對(duì)于金屬鋰的電位高于0.5V的負(fù)極活性物質(zhì)，例如鈦酸鋰之類的含鈦的金屬復(fù)合氧化物時(shí)，即使在對(duì)電池進(jìn)行快速充電的情況下，也不會(huì)在負(fù)極上產(chǎn)生鋰枝晶，劣化變少，所以是優(yōu)選的。
作為含鈦金屬復(fù)合氧化物，可以列舉出例如，氧化物合成時(shí)不含鋰的鈦類氧化物、鋰鈦氧化物、用不同種元素置換鋰鈦氧化物的構(gòu)成元素的一部分而得到的鋰鈦復(fù)合氧化物等。作為鋰鈦氧化物，可以列舉出例如，具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰(例如Li4+xTi5O12(x滿足0≤x≤3))，斜方錳礦型的鈦酸鋰(例如Li2+yTi3O7(y滿足0≤y≤3))等。
作為鈦類氧化物，可以列舉出包含TiO2、Ti和選自P、V、Sn、Cu、Ni、Co和Fe中的至少一種元素的金屬復(fù)合氧化物等。TiO2優(yōu)選銳鈦礦型且熱處理溫度為300～500℃的低結(jié)晶性TiO2。作為含有Ti和選自P、V、Sn、Cu、Ni、Co和Fe中的至少一種元素的金屬復(fù)合氧化物，可以列舉出例如，TiO2-P2O5、TiO2-V2O5、TiO2-P2O5-SnO2、TiO2-P2O5-MeO(Me是選自Cu、Ni、Co和Fe中的至少1種元素)等。該金屬復(fù)合氧化物優(yōu)選具有晶相和非晶相共存、或者非晶相單獨(dú)存在的微觀結(jié)構(gòu)。通過具有這樣的微觀結(jié)構(gòu)，可以大幅提高循環(huán)性能。其中，優(yōu)選鋰鈦氧化物、含有Ti和選自P、V、Sn、Cu、Ni、Co和Fe中的至少一種元素的金屬復(fù)合氧化物。
作為金屬硫化物，可以列舉出硫化鋰(TiS2)、硫化鉬(MoS2)、硫化鐵(FeS、FeS2、LixFeS2)等。作為金屬氮化物，可以列舉出鋰鈷氮化物(LixCoyN，0＜x＜4，0＜y＜0.5)等。
作為負(fù)極活性物質(zhì)，優(yōu)選使用具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰。
作為上述導(dǎo)電劑，可以使用碳材料?？梢粤信e出例如，乙炔黑、碳黑、焦炭、碳纖維、石墨等。
作為上述粘合劑，可以列舉出例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素(CMC)等。
作為上述集電體，可以根據(jù)負(fù)極的電位使用各種金屬箔等，可列舉出例如鋁箔、鋁合金箔、不銹鋼箔、鈦箔、鎳箔等。作為此時(shí)箔的厚度，優(yōu)選為8-25μm。另外，在負(fù)極電位相對(duì)于金屬鋰高于0.3V的情況下，例如使用鋰鈦氧化物作為負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，鋁箔和鋁合金箔可以抑制電池重量，所以是優(yōu)選的。
鋁箔和鋁合金箔的平均晶粒粒徑優(yōu)選小于等于50μm。這樣，可以飛躍性地提高集電體的強(qiáng)度，從而可以在高的壓力下使負(fù)極高密度化，使電池的容量增大。此外，由于可以防止在高溫環(huán)境下(大于等于40℃)在過放電循環(huán)中負(fù)極集電體的溶解和腐蝕劣化，因而可以抑制負(fù)極阻抗的升高。此外，還可以提高輸出功率特性、快速充電和充放電循環(huán)特性。平均晶粒粒徑更優(yōu)選的范圍是小于等于30μm，進(jìn)一步優(yōu)選的范圍小于等于5μm。
平均晶粒粒徑可以按照如下所述求出。用光學(xué)顯微鏡觀察集電體表面的組織，求出在1mm×1mm面積內(nèi)存在的晶粒數(shù)目n。使用該n由式S＝1×106/n(μm2)求出平均晶粒面積S。根據(jù)所得到的S值，通過下述(A)式計(jì)算出平均晶粒粒徑d(μm)。
d＝2(S/π)1/2(A)上述平均晶粒粒徑的范圍在小于等于50μm的范圍內(nèi)的鋁箔或鋁合金箔受到材料的組成、雜質(zhì)、加工條件、熱處理歷史和退火的加熱條件等諸多因素的復(fù)雜影響，在制造過程中，上述晶粒粒徑(直徑)可以通過上述各個(gè)因素的組合來調(diào)節(jié)。
鋁箔和鋁合金箔的厚度優(yōu)選小于等于20μm，更優(yōu)選小于等于15μm。鋁箔的純度優(yōu)選大于等于99％。作為鋁合金，優(yōu)選包含鎂、鋅、硅等元素的合金。另一方面，鐵、銅、鎳、鉻等過渡金屬的含量?jī)?yōu)選小于等于1％。另外，在車載用的情況下，特別優(yōu)選鋁合金箔。
上述負(fù)極的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑的配合比優(yōu)選的范圍是，負(fù)極活性物質(zhì)為80～95重量％，導(dǎo)電劑為3～20重量％，粘合劑為1.5～7重量％。
2)正極上述正極是通過將使例如正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑分散于適合的溶劑中得到的正極材料膏糊涂敷在集電體的單側(cè)、或兩個(gè)面上來制作。
上述正極活性物質(zhì)可以列舉出各種氧化物、硫化物等?？闪信e例如二氧化錳(MnO2)、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳、鋰錳復(fù)合氧化物(例如LixMn2O4或LixMnO2)、鋰鎳復(fù)合氧化物(例如LixNiO2)、鋰鈷復(fù)合氧化物(例如LixCoO2)、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物(例如LiNi1-yCoyO2)、鋰錳鈷復(fù)合氧化物(例如LiMnyCo1-yO2)、尖晶石型鋰錳鎳復(fù)合氧化物(例如LixMn2-yNiyO4)、具有橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰磷氧化物(例如LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4等)、硫酸鐵(Fe2(SO4)3)、釩氧化物(例如V2O5)等。另外，還可列舉出聚苯胺和聚吡咯等導(dǎo)電性聚合物材料、二硫化物類聚合物材料、硫(S)、氟化碳等有機(jī)材料和無機(jī)材料。
更優(yōu)選的二次電池用正極可列舉出電池電壓高的鋰錳復(fù)合氧化物(LixMn2O4)、鋰鎳復(fù)合氧化物(LixNiO2)、鋰鈷復(fù)合氧化物(LixCoO2)、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物(LixNi1-yCoyO2)、尖晶石型鋰錳鎳復(fù)合氧化物(LixMn2-yNiyO4)、鋰錳鈷復(fù)合氧化物(例如LixMnyCo1-yO2)、鋰磷酸鐵(LixFePO4)等。另外，x、y優(yōu)選在0～1的范圍內(nèi)。
另外，作為正極活性物質(zhì)，可以使用以組成為L(zhǎng)iaNibCocMndO2(其中，摩爾比a、b、c、和d滿足0≤a≤1.1，0.1≤b≤0.5，0≤c≤0.9和0.1≤d≤0.5)表示的鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物。
作為上述導(dǎo)電劑，可以列舉出例如，乙炔黑、碳黑、人工石墨、天然石墨、導(dǎo)電性聚合物等。
作為上述粘合劑，可以使用例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、PVdF的氫或氟之中的至少一個(gè)被其它取代基取代的改性PVdF、偏二氟乙烯-六氟代丙烯的共聚物、聚偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟代丙烯的三元共聚物等。
作為用于使上述粘合劑分散的有機(jī)溶劑，可使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)等。
作為上述集電體，可列舉出例如厚度為8-25μm的鋁箔、鋁合金箔、不銹鋼箔、鈦箔等。
上述正極集電體優(yōu)選是鋁箔或鋁合金箔，而且與負(fù)極集電體同樣，其平均晶粒粒徑優(yōu)選小于等于50μm。更優(yōu)選小于等于30μm，進(jìn)一步優(yōu)選小于等于5μm。通過使上述平均晶粒粒徑小于等于50μm，可飛躍性地提高鋁箔或鋁合金箔的強(qiáng)度，從而可以用高的壓制壓力使正極高密度化，增加電池容量。
上述平均晶粒粒徑的范圍在小于等于50μm的范圍內(nèi)的鋁箔或鋁合金箔受到材料的組成、雜質(zhì)、加工條件、熱處理歷史和退火條件等諸多因素的復(fù)雜影響，在制造過程中，上述晶粒粒徑可以通過上述各個(gè)因素的組合來調(diào)節(jié)。
鋁箔和鋁合金箔的厚度優(yōu)選小于等于20μm，更優(yōu)選小于等于15μm。鋁箔的純度優(yōu)選大于等于99％。作為鋁合金，優(yōu)選包含鎂、鋅、硅等元素的合金。另一方面，鐵、銅、鎳、鉻等過渡金屬的含量?jī)?yōu)選小于等于1％。
上述正極的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑的配合比優(yōu)選的范圍是，正極活性物質(zhì)為80～95重量％，導(dǎo)電劑為3～20重量％，粘合劑為1.5～7重量％。
3)隔膜使用多孔隔膜作為隔膜。
作為多孔隔膜，可以列舉出例如包含聚乙烯、聚丙烯、纖維素或聚偏二氟乙烯(PVdF)的多孔薄膜、合成樹脂制無紡布等。其中，由聚乙烯或聚丙烯、或它們兩者構(gòu)成的多孔薄膜在電池溫度升高時(shí)，易于通過堵塞細(xì)孔來附加大幅度地減弱充放電電流的關(guān)閉功能，從而可以提高二次電池的安全性，所以是優(yōu)選的。
4)非水電解質(zhì)作為非水電解質(zhì)，可列舉出將選自LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、Li(CF3SO2)3C、LiB[(OCO)2]2等之中的一種或者多種鋰鹽以0.5-2mol/L的濃度溶解于有機(jī)溶劑而形成的有機(jī)電解液。
作為上述有機(jī)溶劑，優(yōu)選使用碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)等環(huán)狀碳酸酯，碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)等鏈狀碳酸酯，二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)等鏈狀醚，四氫呋喃(THF)、二氧雜戊環(huán)(DOX)等環(huán)狀醚，和γ-丁內(nèi)酯(GBL)、乙腈(AN)、環(huán)丁砜(SL)等單獨(dú)或者混合溶劑。
另外，作為非水電解質(zhì)，可以使用包含鋰離子的常溫熔融鹽(離子性熔融體)。如果選擇由鋰離子和有機(jī)物陽離子和陰離子構(gòu)成的離子性熔融體，且在小于等于100℃、優(yōu)選小于等于室溫的環(huán)境下也呈液態(tài)的熔融鹽，可以獲得操作溫度寬的二次電池。
5)外殼部件外殼部件所使用的層疊膜的厚度優(yōu)選小于等于0.2mm。
層疊膜例如可以由復(fù)合膜材料構(gòu)成，所述復(fù)合膜材料是將位于最內(nèi)層的熱熔融粘合性樹脂膜(熱塑性樹脂膜)、鋁箔之類的金屬箔和具有剛性的有機(jī)樹脂膜依次層疊而形成的復(fù)合膜材料。
作為上述熱熔融粘合性樹脂膜，可以使用例如聚乙烯(PE)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚丙烯-聚乙烯共聚物薄膜、離聚物薄膜、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)薄膜等。另外，作為上述具有剛性的有機(jī)樹脂膜，可使用例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、尼龍薄膜等。
設(shè)法使從由層疊膜構(gòu)成的外殼部件的內(nèi)部向外部導(dǎo)出正極端子或負(fù)極端子的部分不與外殼部件的金屬部分和正極端子或負(fù)極端子電接觸，而且需要防止漏液，防止水分和外部氣體浸入外殼部件內(nèi)。由此，如上述圖2中所例示的那樣，優(yōu)選以包圍正極端子和負(fù)極端子的兩個(gè)面的方式設(shè)置絕緣膜。作為這樣的絕緣膜，優(yōu)選的是在與正極端子或負(fù)極端子相對(duì)置的面、和與層疊膜相對(duì)置的面上具有不同特性的多層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂膜。例如在二層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂膜中，優(yōu)選的是(a)由酸改性聚乙烯層和聚乙烯層構(gòu)成，在與正極端子或負(fù)極端子接觸的一側(cè)設(shè)置酸改性聚乙烯層，或(b)由酸改性聚丙烯層和聚丙烯層構(gòu)成，在與正極端子或負(fù)極端子接觸的一側(cè)設(shè)置酸改性聚丙烯層。例如在三層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂膜中，優(yōu)選的是(a)在中間設(shè)置聚乙烯層，在該聚乙烯層的兩個(gè)面上分別設(shè)置酸改性聚乙烯層，或(b)在中間設(shè)置聚丙烯層，在該聚丙烯層的兩個(gè)面上分別設(shè)置酸改性聚丙烯層。
作為上述酸改性聚乙烯，優(yōu)選的是例如酸改性低密度直鏈狀聚乙烯或酸改性直鏈狀聚乙烯。
作為上述聚乙烯，優(yōu)選為例如中密度或高密度聚乙烯。
作為上述聚丙烯，優(yōu)選為例如均聚物基的聚丙烯。
作為上述酸改性聚丙烯，優(yōu)選為例如無規(guī)共聚物基的聚丙烯。
6)正極端子和負(fù)極端子作為正極端子，可以使用鋁、鈦以及以它們?yōu)樵系暮辖稹⒉讳P鋼等。作為負(fù)極端子，可以使用鎳、銅以及以它們?yōu)樵系暮辖鸬?。?dāng)負(fù)極電位相對(duì)于金屬鋰高于1V時(shí)，例如使用鈦酸鋰作為負(fù)極活性物質(zhì)等時(shí)，可以使用鋁或鋁合金作為負(fù)極端子。此時(shí)，如果正極端子、負(fù)極端子都使用鋁或鋁合金，則可以輕量且較小地抑制電阻，所以是優(yōu)選的。
關(guān)于正極端子和負(fù)極端子的機(jī)械特性，較大地超過所連接的正極集電體或負(fù)極集電體的強(qiáng)度且不是高強(qiáng)度的情況，可緩和連接部分的應(yīng)力集中，所以是優(yōu)選的。作為與集電體的連接手段，當(dāng)使用作為優(yōu)選的方法之一的超聲波焊接時(shí)，正極端子或負(fù)極端子的楊氏模量小的可以很容易地進(jìn)行牢固的焊接。
例如退火處理的純氧化鋁(JISI000號(hào)以上)優(yōu)選作為正極端子和負(fù)極端子的材料。
優(yōu)選正極端子的厚度為0.05-0.5mm。更優(yōu)選的范圍為0.1-0.3mm。
優(yōu)選負(fù)極端子的厚度為0.05-0.5mm。更優(yōu)選的范圍為0.1-0.3mm。
(第4實(shí)施方式)第4實(shí)施方式的電池組具備第1-第3實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池中的至少一種。非水電解質(zhì)電池的數(shù)量可以是單個(gè)或多個(gè)。在為多個(gè)的情況下，從獲得高輸出功率的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將非水電解質(zhì)電池的單元電池串聯(lián)或并聯(lián)連接，形成組電池。
作為第4實(shí)施方式的電池組的用途，優(yōu)選設(shè)想在高溫環(huán)境下使用。具體地可以列舉出兩輪至四輪的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、兩輪至四輪的電動(dòng)汽車、助動(dòng)自行車等車載用途、電子設(shè)備的應(yīng)急用途、電動(dòng)除塵器、電動(dòng)工具等。
第1-第3實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池對(duì)振動(dòng)和沖擊的可靠性和安全性優(yōu)異。因此，第4實(shí)施方式的電池組特別適合于車載用、電動(dòng)除塵器、電動(dòng)工具等對(duì)電池時(shí)常施加振動(dòng)或沖擊的用途。
參照?qǐng)D17和圖18對(duì)本實(shí)施方式的電池組的一個(gè)例子進(jìn)行說明。
圖17是本實(shí)施方式的電池組的分解斜視圖。
如圖17中所示，多個(gè)(例如8個(gè))平板狀的電池單體31沿厚度方向進(jìn)行層疊，形成作成長(zhǎng)方體的層疊體32，即組電池。作為電池單體31，使用第3實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池。各電池單體31如上所述，與正極和負(fù)極分別連接的正極端子15和負(fù)極端子16被引出到外殼部件的外部。相對(duì)于正極端子15和負(fù)極端子16突出來的側(cè)面，設(shè)置印刷布線基板33。
正極端子15通過正極側(cè)布線34與正極側(cè)連接器35電連接。負(fù)極端子16通過負(fù)極側(cè)布線36與負(fù)極側(cè)連接器37電連接。正極側(cè)和負(fù)極側(cè)連接器35、37分別與安裝在印刷布線基板33上的對(duì)方連接器連接。
電池單體31的層疊體32用粘合帶38固定。對(duì)于層疊體32，在除了正極端子15和負(fù)極端子16突出來的側(cè)面以外的三個(gè)側(cè)面上，設(shè)置由橡膠或樹脂組成的保護(hù)薄片39。在正極端子15和負(fù)極端子16突出來的側(cè)面和印刷布線基板33之間，設(shè)置由橡膠或樹脂組成的塊狀的保護(hù)塊40。
該層疊體32與各保護(hù)薄片39、保護(hù)塊40和印刷布線基板33一起被容納在容納容器41中。在容納容器41的上面安裝蓋42。
下面，對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地說明。
在印刷布線基板33上，如圖18中所示，安裝熱敏電阻器43、保護(hù)電路44和向外部設(shè)備通電用的端子27。
熱敏電阻器43用于檢測(cè)電池單體31的溫度，所以可將檢測(cè)信號(hào)輸送至保護(hù)電路44。
保護(hù)電路44如圖18中所示，可以在規(guī)定的條件下阻斷保護(hù)電路44和向外部設(shè)備通電用端子45之間的布線46a，46b。所謂規(guī)定的條件是例如當(dāng)熱敏電阻器43的檢測(cè)溫度為規(guī)定溫度以上時(shí)，可檢測(cè)電池單體31的過充電、過放電、過電流等。該檢測(cè)方法可針對(duì)每個(gè)電池單體31或電池單體整體進(jìn)行。當(dāng)檢測(cè)每個(gè)電池單體31時(shí)，可以檢測(cè)電池電壓，也可以檢測(cè)正極電位或負(fù)極電位。在后者的情況下，在每個(gè)電池單體31中插入用作參比電極的鋰電極。在圖18的情況下，保護(hù)電路44具備電池電壓監(jiān)測(cè)電路部分(未圖示)。電池單體31分別通過布線47與電池電壓監(jiān)測(cè)電路部分連接。使用這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以通過保護(hù)電路44來檢測(cè)電池單體31各自的電池電壓。
在本實(shí)施方式的情況下，由于通過檢測(cè)電池電壓對(duì)正極或負(fù)極電位的控制優(yōu)異，所以特別適合保護(hù)電路只檢測(cè)電池電壓的情況。
也可以使用熱收縮管來代替粘合帶38。此時(shí)，在層疊體32的兩個(gè)側(cè)面上設(shè)置保護(hù)薄片39，用熱收縮管圍繞后，通過使熱收縮管進(jìn)行熱收縮完成層疊體32。
另外，示于圖17中的電池單體31被串聯(lián)連接，但是也可以并聯(lián)連接，以便增大電池組的容量。當(dāng)然，也可以將組裝好的電池組串聯(lián)、并聯(lián)連接。
另外，電池組的形式可根據(jù)用途的不同進(jìn)行適當(dāng)改變。
(第5實(shí)施方式)第5實(shí)施方式的汽車具有第4實(shí)施方式的電池組。作為此處所說的汽車，可列舉出兩輪～四輪的混合動(dòng)力電動(dòng)車、兩輪～四輪的電動(dòng)車、助動(dòng)自行車等。
圖19～21顯示了內(nèi)燃機(jī)和電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)組合作為行駛動(dòng)力源的混合動(dòng)力型汽車。關(guān)于汽車的驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)其行駛條件，需要能提供大范圍的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力源。一般來說，內(nèi)燃機(jī)顯示出理想的能量效率的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)是有限的，在其以外的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下能量效率降低?；旌蟿?dòng)力型的汽車的特征在于，通過在最佳條件下運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)以進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)用高效率電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪，或者將內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力加在一起而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以提高汽車整體的能量效率。此外，通過將減速時(shí)的車輛所具有的運(yùn)動(dòng)能量再生為電力，因此和通常的單獨(dú)依靠?jī)?nèi)燃機(jī)行駛的汽車相比，每單位燃料所行駛的距離得到飛躍性的提高。
混合動(dòng)力汽車根據(jù)內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的組合方式，大致分為3種。
圖19顯示了一般稱為串聯(lián)混合動(dòng)力汽車的混合動(dòng)力汽車50。內(nèi)燃機(jī)51的動(dòng)力一次性地全部通過發(fā)電機(jī)52轉(zhuǎn)化為電力，該電力通過變換器(inverter)53儲(chǔ)存在電池組54中。電池組54使用本發(fā)明的第4實(shí)施方式的電池組。電池組54的電力通過變換器53供給至電動(dòng)機(jī)55，通過電動(dòng)機(jī)55驅(qū)動(dòng)車輪56。這是在電動(dòng)汽車中復(fù)合了發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)可以在高效率的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，電力還可以再生。相反地，由于車輪的驅(qū)動(dòng)僅通過電動(dòng)機(jī)進(jìn)行，因而需要大輸出功率的電動(dòng)機(jī)。而且也需要較大容量的電池組。電池組的額定容量?jī)?yōu)選在5～50Ah的范圍內(nèi)。更優(yōu)選的范圍是10～20Ah。此處額定容量是指，以0.2C的速率放電時(shí)的容量。
圖20顯示了稱為并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的混合動(dòng)力汽車57。標(biāo)記58表示兼作發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃機(jī)51主要驅(qū)動(dòng)車輪56，根據(jù)不同情況，將其動(dòng)力的一部分通過發(fā)電機(jī)58轉(zhuǎn)化為電力，用該電力對(duì)電池組54進(jìn)行充電。在負(fù)載加重的出發(fā)和加速時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)58提供輔助的驅(qū)動(dòng)力。其是一種以普通汽車為基礎(chǔ)，減少了內(nèi)燃機(jī)51的載荷變動(dòng)以實(shí)現(xiàn)高效率，并且還結(jié)合進(jìn)行電力再生等的系統(tǒng)。由于車輪56的驅(qū)動(dòng)主要通過內(nèi)燃機(jī)51進(jìn)行，所以電動(dòng)機(jī)58的輸出功率可以根據(jù)必要的輔助比例而任意地決定。這樣即使使用較小的電動(dòng)機(jī)58和電池組54也可以組成系統(tǒng)。電池組的額定容量可以在1～20Ah的范圍內(nèi)。更優(yōu)選的范圍是5～10Ah。
圖21顯示了稱為串并聯(lián)混合動(dòng)力車的混合動(dòng)力汽車59。其是一種組合了串聯(lián)和并聯(lián)兩者的方式。動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)60將內(nèi)燃機(jī)51的輸出功率分割為發(fā)電用和車輪驅(qū)動(dòng)用。進(jìn)行比并聯(lián)方式更為細(xì)致的引擎載荷控制，因而可以提高能量效率。
電池組的額定容量?jī)?yōu)選在1～20Ah的范圍內(nèi)。更優(yōu)選的范圍是5～10Ah。
本發(fā)明的實(shí)施方式的電池組特別適用于串并聯(lián)方式的混合動(dòng)力汽車。
電池組54通常優(yōu)選設(shè)置在不易受到外界氣溫變化的影響，而且當(dāng)發(fā)生碰撞等時(shí)不易受到?jīng)_擊的位置。例如在圖22所示那樣的轎車型汽車中，可以設(shè)置在后座61后方的行李室62內(nèi)等。此外，也可以設(shè)置在座位61的下面或后面。當(dāng)電池重量較大時(shí)，為了使車輛整體低重心化，優(yōu)選設(shè)置在座位下或地板下等處。
電動(dòng)汽車(EV)用儲(chǔ)存在從汽車外部供應(yīng)電力而被充電的電池組中的能量進(jìn)行行駛。因此，電動(dòng)汽車可以利用采用其它發(fā)電設(shè)備等高效率地發(fā)電的電能。此外，由于減速時(shí)汽車的運(yùn)動(dòng)能量可以再生為電能，因而可以提高行駛時(shí)的能量效率。由于電動(dòng)汽車完全不排放二氧化碳以外的尾氣，因而是一種清潔的汽車。相反地，由于行駛時(shí)的動(dòng)力完全由電動(dòng)機(jī)提供，因而需要高輸出功率的電動(dòng)機(jī)。通常，必須通過一次充電將一次行駛所需要的所有能量?jī)?chǔ)存在電池組中以進(jìn)行行駛，因而需要具有極大容量的電池。電池組的額定容量?jī)?yōu)選在100～500Ah的范圍內(nèi)。更優(yōu)選的范圍是200～400Ah。
此外，由于電池重量在車輛重量中所占的比例較大，因而優(yōu)選將電池組設(shè)置在地板下等較低的、且距離車輛重心不遠(yuǎn)的位置。為了在短時(shí)間內(nèi)充與1次行駛相當(dāng)?shù)拇蟮碾娏浚笕萘康某潆娖骱统潆婋娎|是必需的。因此，電動(dòng)汽車優(yōu)選具有與之連接的充電連接器。充電連接器可以使用通過電接觸點(diǎn)進(jìn)行充電的通常的連接器，也可以使用通過電磁進(jìn)行耦合進(jìn)行充電的非接觸式充電連接器。
圖23表示混合動(dòng)力摩托63的一個(gè)例子。在二輪車輛的情況下，也與混合動(dòng)力汽車同樣，可以構(gòu)成具有內(nèi)燃機(jī)64、電動(dòng)機(jī)65、和電池組54的能量效率高的混合動(dòng)力摩托。內(nèi)燃機(jī)64主要驅(qū)動(dòng)車輪66，根據(jù)不同情況用其動(dòng)力的一部分對(duì)電池組54進(jìn)行充電。在負(fù)載加重的出發(fā)和加速時(shí)，由電動(dòng)機(jī)65提供輔助的驅(qū)動(dòng)力。由于車輪66的驅(qū)動(dòng)主要通過內(nèi)燃機(jī)64進(jìn)行，所以電動(dòng)機(jī)65的輸出功率可以根據(jù)必要的輔助比例而任意地決定。這樣即使使用較小的電動(dòng)機(jī)65和電池組54，也可以組成系統(tǒng)。電池組的額定容量可以在1～20Ah的范圍內(nèi)。更優(yōu)選的范圍是3～10Ah。
圖24表示電動(dòng)摩托67的一個(gè)例子。由于電動(dòng)摩托67用儲(chǔ)存在從外部供應(yīng)電力而被充電的電池組54中的能量行駛。由于行駛時(shí)的動(dòng)力完全由電動(dòng)機(jī)65提供，因而需要高輸出功率的電動(dòng)機(jī)65。通常，必須通過一次充電將一次行駛所需要的所有能量?jī)?chǔ)存在電池組中以進(jìn)行行駛，因而具有較大容量的電池是必需的。電池組的額定容量?jī)?yōu)選在10～50Ah的范圍內(nèi)。更優(yōu)選的范圍是15～30Ah。
實(shí)施例下面列舉例子，更詳細(xì)說明本發(fā)明，但并不限于以下記載的實(shí)施例，只要不超出本發(fā)明的宗旨就行。
(實(shí)施例1)使用鋰鈷氧化物(LiCoO2)作為正極活性物質(zhì)。其中分別混合相對(duì)于正極整體為8重量％的作為導(dǎo)電材料的石墨粉末、和相對(duì)于正極整體為5重量％的作為粘合劑的PVdF，并將它們分散于n-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中來調(diào)制漿料。將得到的漿料涂敷在厚度為15μm的鋁箔(純度為99.99％)上，經(jīng)過干燥，壓制工序，制作電極密度為3.5g/cm3的正極。
將長(zhǎng)方形的正極片沖切成型，以使得漿料涂敷部分的尺寸是68mm×89mm，在其短邊側(cè)的一個(gè)端部有寬22mm、長(zhǎng)7mm的未涂敷漿料部分突出來。未涂敷漿料部分是沒有涂敷正極集電體的漿料的部分，起正極集電體引線部分的作用。
作為負(fù)極活性物質(zhì)，組成以Li4Ti5O12表示，并制備尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰。將負(fù)極活性物質(zhì)、作為導(dǎo)電材料的石墨粉末、作為粘合劑的PVdF按照以重量比計(jì)為90∶7∶3的方式混合，并將它們分散于n-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中來調(diào)制漿料。將得到的漿料涂敷在厚度為15μm的鋁箔(純度為99.99％)上，經(jīng)過干燥，壓制工序，制作電極密度為2.2g/cm3的負(fù)極。
將長(zhǎng)方形的負(fù)極片沖切成型，以使得漿料涂敷部分的尺寸是67mm×88mm，在其短邊側(cè)的一個(gè)端部有寬22mm、長(zhǎng)7mm的未涂敷漿料部分突出來。未涂敷漿料部分是沒有涂敷負(fù)極集電體的漿料的部分，起負(fù)極集電體引線部分的作用。
接著，以厚度20μm橫向地設(shè)置寬93mm的聚乙烯制多孔膜的隔膜，在其左端載置正極片以使得正極集電體引線部分從上部突出來，將隔膜沿正極片的右端向左折疊(工序A)。在其上面載置負(fù)極片，以使得負(fù)極漿料涂敷部分重疊在正極上，負(fù)極集電體引線部分從下部突出來，將隔膜沿負(fù)極片的左端向右折疊(工序B)。重復(fù)工序A，B，以隔膜為間隔夾著正極31枚和負(fù)極30枚并進(jìn)行層疊，在端部的一部分粘附聚酯制的帶子來固定電極，從而制作電極組。制作的電極組成為在一端有正極集電體引線部分突出來，在另一端有負(fù)極集電體引線部分突出來的扁平狀，進(jìn)而夾在平板間進(jìn)行壓制，整理形狀，從而獲得厚度t1為5mm的電極組。
然后，將厚度為0.2mm的鋁制帶狀正極端子和厚度為0.2mm的鋁制帶狀負(fù)極端子彎曲為圖2中所示的形狀。之后，將該圖2中所示的形狀稱為大致U字形狀的正極負(fù)極端子。將彎曲為大致U字形狀的正極端子和正極集電體引線部分通過超聲波焊接進(jìn)行連接。同樣地將彎曲為大致U字形狀的負(fù)極端子和負(fù)極集電體引線部分通過超聲波焊接進(jìn)行連接。正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3是22mm。正極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度t2和負(fù)極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度t3是4.75mm。因此，由式t2×W2算出的面積S2和由式t3×W3算出的面積S3都為105mm2。
由正極端子和負(fù)極端子在與其引出方向垂直的方向上的長(zhǎng)度所規(guī)定的電極組的寬W1是70mm。因此，由式t1×W1算出的面積Sp、Sn是350mm2。因此，作為實(shí)施例1的二次電池，S2＝0.35Sp、S3＝0.35Sn的關(guān)系成立。
另外，t1、t2和t3的關(guān)系是t2＝t3＝0.95t1，滿足上述的(3)、(4)式。對(duì)于W1、W2和W3的關(guān)系，如表1中所示，滿足上述的(5)、(6)式。
另外，電極組的厚度t1和寬W1是向直徑10mm的圓盤狀測(cè)定子施加1(N)的載荷而測(cè)得的。
按照覆蓋正極端子和正極集電體引線部分的連接部分、以及負(fù)極端子和負(fù)極集電體引線部分的連接部分各自兩個(gè)面的方式，粘附聚酰亞胺制絕緣帶。
對(duì)將尼龍薄膜、鋁箔、聚乙烯薄膜層疊而制作的厚度為0.1mm的層疊膜上進(jìn)行70mm×110mm、深5.5mm的浴盆狀深沖成型，制作外殼部件。
在將碳酸乙烯酯(EC)和γ-丁內(nèi)酯(GBL)按照體積比1∶2混合的混合溶劑中，使作為鋰鹽的LiBF4溶解，以使其濃度為2.0mol/L，從而調(diào)制液態(tài)的非水電解質(zhì)。
在制作的外殼部件的容器中容納電極組的同時(shí)，注入非水電解質(zhì)。在容器的短邊密封部分和蓋體之間，在夾著正極端子和負(fù)極端子的部分，設(shè)置由聚乙烯和改性聚乙烯組成的絕緣膜。
使用以上說明的部件，制作了具有上述圖1，2所示的結(jié)構(gòu)，厚5.5mm、寬75mm、高120mm的扁平狀的非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例2)除了使正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3為37mm，使面積S2、S3為176mm2以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例3)除了使正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3為59mm，使面積S2、S3為280mm2以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例4)除了使正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3為42mm，使正極端子的立起尺寸t2和負(fù)極端子的立起尺寸t3為2.5mm以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例5)按照與實(shí)施例1相同的步驟制作正極、負(fù)極。
然后，將長(zhǎng)方形的正極片沖切成型，以使得按照正極的漿料涂敷部分的尺寸是68mm×89mm，從離其短邊側(cè)的左端3mm的位置有寬22mm、長(zhǎng)7mm的未涂敷漿料部分突出來。該未涂敷漿料部分是正極集電體引線部分。接著，將長(zhǎng)方形的負(fù)極片沖切成型，以使得負(fù)極的漿料涂敷部分的尺寸是67mm×88mm，從其短邊側(cè)的右端有寬22mm、長(zhǎng)7mm的未涂敷漿料部分突出來。該未涂敷漿料部分是負(fù)極集電體引線部分。
接著，以厚度20μm橫向地設(shè)置寬度為93mm的聚乙烯制多孔膜的隔膜，在其左端載置正極片以使得正極集電體引線部分從上部左側(cè)突出來，將隔膜沿正極片的右端向左折疊(工序C)。在其上面載置負(fù)極片以使得負(fù)極漿料涂敷部分重疊在正極上、并且負(fù)極集電體引線部分從上部右側(cè)突出來，將隔膜沿負(fù)極片的左端向右折疊(工序D)。重復(fù)工序C，D，以隔膜為間隔夾著正極31枚和負(fù)極30枚而進(jìn)行層疊，在端部的一部分粘附聚酯制的帶子來固定電極，從而制作電極組。
制作的電極組是扁平狀，在短邊的左側(cè)有正極集電體引線部分突出來，在該短邊的右側(cè)有負(fù)極集電體引線部分突出來。將該電極組夾在平板間進(jìn)行壓制，整理形狀，從而獲得厚度t1為5mm的電極組。
然后，如圖16，將彎曲為大致U字形狀的厚度為0.2mm的鋁制正極端子和正極集電體引線部分通過超聲波焊接進(jìn)行連接。同樣地將彎曲為大致U字形狀的厚度為0.2mm的鋁制負(fù)極端子和負(fù)極集電體引線部分通過超聲波焊接進(jìn)行連接。正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3是22mm。正極端子的立起尺寸t2和負(fù)極端子的立起尺寸t3是4.75mm。另外，由正極端子和負(fù)極端子在與其引出方向垂直的方向上的長(zhǎng)度所規(guī)定的電極組的寬W1是70mm。
如表1中所示，實(shí)施例5的二次電池滿足上述的(1)-(4)式和(7)、(8)。
按照覆蓋正極端子和正極集電體引線部分的連接部分、以及負(fù)極端子和負(fù)極集電體引線部分的連接部分各自兩個(gè)面的方式，粘附聚酰亞胺制絕緣帶。
對(duì)將尼龍薄膜、鋁箔、聚乙烯薄膜層疊制作的厚0.1mm的層疊膜進(jìn)行70mm×100mm、深5.5mm的浴盆狀深沖成型，制作外殼部件。
在制作的外殼部件的容器中容納電極組的同時(shí)，注入與實(shí)施例1中所說明的相同組成的非水電解質(zhì)。在容器的短邊密封部分和蓋體之間，在夾著正極端子和負(fù)極端子的部分，設(shè)置由聚乙烯和改性聚乙烯組成的絕緣膜。
使用以上說明的部件，制作了具有上述圖15，16所示的結(jié)構(gòu)，厚5.5mm、寬80mm、高105mm的扁平狀的非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例6)除了使正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3為30mm，使正極端子的立起尺寸t2和負(fù)極端子的立起尺寸t3為3.5mm以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例7)制備在3000℃下煅燒而得到的中間相瀝青類石墨纖維的粉末作為負(fù)極活性物質(zhì)。將該負(fù)極活性物質(zhì)、平均粒徑5μm的人造石墨、羧甲基纖維素和苯乙烯-丁二烯橡膠按照以重量比計(jì)為87∶10∶1∶2的方式混合，并分散于水中來調(diào)制漿料。將得到的漿料涂敷在厚度為12μm的鋁箔(純度為99.99％)上，經(jīng)過干燥，壓制工序，制作電極密度為1.5g/cm3的負(fù)極。
將長(zhǎng)方形的負(fù)極片沖切成型，使得負(fù)極的漿料涂敷部分的尺寸是67mm×88mm，從其短邊側(cè)有寬22mm、長(zhǎng)7mm的未涂敷漿料部分(負(fù)極集電體引線部分)突出來。
將負(fù)極端子的材料變更為鎳。
除了使用上述負(fù)極和負(fù)極端子以外，組裝成具有與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)的非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例8)
按照與實(shí)施例7中所說明的相同步驟制作負(fù)極，另外除了將負(fù)極端子的材料變?yōu)殒囈酝?，組裝成具有與實(shí)施例5相同的結(jié)構(gòu)的非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例9)按照與實(shí)施例1相同的步驟制作正極和負(fù)極。
接著，按照在寬度為89mm的帶狀的正極漿料涂敷部分的長(zhǎng)邊側(cè)的一端設(shè)置寬度為10mm的正極未涂敷漿料部分(正極集電體引線部分)的方式，裁剪正極，獲得短邊的長(zhǎng)度為99mm、長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為2.2m的正極片。另外，按照在寬度為88mm的帶狀的負(fù)極漿料涂敷部分的長(zhǎng)邊側(cè)的一端設(shè)置寬度為10mm的負(fù)極未涂敷漿料部分(負(fù)極集電體引線部分)的方式，裁剪負(fù)極，獲得短邊的長(zhǎng)度為98mm、長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為2.1m的負(fù)極片。
在正極片和負(fù)極片之間，夾著寬度為93mm的聚乙烯制多孔膜的隔膜，并將它們卷繞為螺旋狀。此時(shí)，使正極片的漿料涂敷部分和負(fù)極片的漿料涂敷部分隔著隔膜而相對(duì)置。接著，用平板夾住卷繞物進(jìn)行壓制整形，獲得扁平狀電極組。在得到的電極組中，正極集電體引線部分從與卷繞軸平行的一個(gè)方向突出來，負(fù)極集電體引線部分從相反方向突出來。另外，電極組的厚度t1為5mm，由正極端子和負(fù)極端子在與其引出方向垂直的方向上的長(zhǎng)度所規(guī)定的電極組的寬W1是70mm，高是107mm。
除了使用這種電極組以外，制作與實(shí)施例1相同的非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例10-13)除了按照下述表1中所示方式設(shè)定(S2/Sp)、(S3/Sn)、(t2/t1)、(t3/t1)、(W2/W1)和(W3/W1)以外，制作與實(shí)施例1相同的非水電解質(zhì)電池。
(實(shí)施例14)除了將正極端子的材料變更為組成為Al-1.2Mn-0.2Mg(wt％)的鋁合金，同時(shí)將負(fù)極端子的材料變更為組成為Al-1.2Mn-0.2Mg(wt％)的鋁合金以外，制作與實(shí)施例1相同的非水電解質(zhì)電池。
(比較例1)除了如以下說明那樣變更正極端子和負(fù)極端子的形狀以外，與實(shí)施例1中說明的相同，制作圖25中所示結(jié)構(gòu)的非水電解質(zhì)電池。
即，如圖25中所示，使用未進(jìn)行彎曲加工的帶狀的正極端子15和帶狀的負(fù)極端子16。在帶狀的正極端子15的一端重疊多個(gè)正極集電體引線部分3c，將它們用超聲波焊接進(jìn)行連接。連接部分的高度為1.0mm。正極端子15的另一端通過第1封口部分而引出到外部。另外，在帶狀的負(fù)極端子16的一端重疊多個(gè)負(fù)極集電體引線部分4c，將它們用超聲波焊接進(jìn)行連接。連接部分的高度為1.0mm。負(fù)極端子16的另一端通過第2封口部分而引出到外部。正極端子和負(fù)極端子都不具有立起部分。
將端子和集電體引線部分的連接部分的高度看作t2、t3來計(jì)算面積S2、S3，結(jié)果是22mm2。因此，S2＝0.06Sp，S3＝0.06Sn。另外，t1、t2和t3的關(guān)系是t2＝t3＝0.2t1。
(比較例2)除了如以下所說明那樣變更正極端子15和負(fù)極端子16的形狀以外，按照與實(shí)施例1中所說明的相同步驟，制作圖26中所示結(jié)構(gòu)的非水電解質(zhì)電池。
即，如圖26中所示，在正極端子15的端部15a上通過超聲波焊接連接正極集電體引線部分3c。正極端子15的頂端從與正極集電體引線部分3c的連接部分沿暫時(shí)接近于電極組1的方向引出后，沿相反方向折疊，從短邊密封部分9b和蓋體11之間通過而引出到外部。得到的正極端子15的形狀是大致S字形狀。
另外，在負(fù)極端子16的端部16a上通過超聲波焊接連接負(fù)極集電體引線部分4c。負(fù)極端子16的頂端從與負(fù)極集電體引線部分4c的連接部分沿暫時(shí)接近于電極組1的方向引出后，向相反方向折疊，從短邊密封部分9c和蓋體11之間通過而引出到外部。得到的負(fù)極端子16的形狀是大致S字形狀。正極端子15和負(fù)極端子16的大致S字形狀的部分的高度是2.0mm。
將大致S字形狀的部分的高度看作t2、t3來計(jì)算面積S2、S3，結(jié)果是44mm2。因此，S2＝0.13Sp，S3＝0.13Sn。另外，t1、t2和t3的關(guān)系是t2＝t3＝0.4t1。
(比較例3)除了使正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3為15mm，使正極端子的立起尺寸t2和負(fù)極端子的立起尺寸t3為4.75mm，使面積S2、S3為71mm2以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(比較例4)除了使正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3為15mm，使正極端子的立起尺寸t2和負(fù)極端子的立起尺寸t3為2.5mm，使面積S2、S3為38mm2以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(比較例5)使正極端子和負(fù)極端子的形狀與比較例1中說明的相同，除此之外，按照與實(shí)施例5相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(比較例6)使正極端子和負(fù)極端子的形狀與比較例2中說明的相同，除此之外，按照與實(shí)施例5相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(比較例7)除了使正極端子的寬W2和負(fù)極端子的寬W3為15mm，使正極端子的立起尺寸t2和負(fù)極端子的立起尺寸t3為2.5mm，使面積S2、S3為38mm2以外，按照與實(shí)施例5相同的步驟組裝非水電解質(zhì)電池。
(比較例8)按照與實(shí)施例9相同的步驟制作正極、負(fù)極，組裝電極組。另外，使正極端子和負(fù)極端子的形狀與比較例1相同。其它的工序與實(shí)施例9相同地組裝非水電解質(zhì)電池。
對(duì)得到的實(shí)施例1-6、實(shí)施例9-14、比較例1-8的非水電解質(zhì)電池，在以下說明的條件下進(jìn)行初始充電和初始放電。作為初始充電，在45℃下進(jìn)行2.8V、0.2C的恒電壓和恒電流充電10小時(shí)。作為初始放電，在25℃下進(jìn)行0.2C的恒電流放電直到電池電壓達(dá)到1.5V。另外確認(rèn)了，將25℃下進(jìn)行2.8V、1C的恒電壓和恒電流充電3小時(shí)、并進(jìn)行1C的恒電流放電直到電池電壓達(dá)到1.5V的充放電循環(huán)重復(fù)10次，電池沒有異常。
對(duì)實(shí)施例7、8的非水電解質(zhì)電池，在以下說明的條件下進(jìn)行初始充電和初始放電。作為初始充電，在45℃下進(jìn)行4.2V、0.2C的恒電壓和恒電流充電10小時(shí)。作為初始放電，在25℃下進(jìn)行0.2C的恒電流放電直到電池電壓達(dá)到3.0V。另外確認(rèn)了，將在25℃下進(jìn)行4.2V、1C的恒電壓和恒電流充電3小時(shí)、并進(jìn)行1C的恒電流放電直到電池電壓達(dá)到3.0V的充放電循環(huán)重復(fù)10次，電池沒有異常。
作為得到的非水電解質(zhì)電池的可靠性評(píng)價(jià)方法之一，進(jìn)行落下試驗(yàn)。
在實(shí)施例1-6、實(shí)施例9-14、比較例1-8中將放電終止電壓規(guī)定為1.5V，在實(shí)施例7、8中將放電終止電壓規(guī)定為3.0V，分別在25℃下以1C恒電流放電進(jìn)行放電直到放電終止電壓。
接著，在電池面積最寬面的外殼部件整個(gè)面上貼合兩面膠(住友スリ一エム制No.665)，將電池固定在厚10mm、200mm見方的聚丙烯制板的中央，另外從其上面貼合聚酯粘合帶(日本電工制No.315)，將電池牢固地固定在聚丙烯制板上。
然后測(cè)量試驗(yàn)前電池的開路電壓和1kHz的AC阻抗。
在正極端子和負(fù)極端子沿相反方向?qū)С龅膶?shí)施例1-4、7、9-14、比較例1-4、8中，將使正極端子從最初規(guī)定的高度向下落在混凝土的地板上，接著使負(fù)極端子從相同的高度向下落下的工序作為一個(gè)組。在正極端子和負(fù)極端子沿同一方向?qū)С龅膶?shí)施例5、6、8、比較例5～7中，將使正極端子和負(fù)極端子從最初規(guī)定的高度向下落在混凝土的地板上，接著使正極端子和負(fù)極端子從相同的高度向上落下的工序作為一個(gè)組。
使電池從高9fm落下后，測(cè)量電池的開路電壓和AC阻抗。在每進(jìn)行一次測(cè)量的情況下使高度每次增加9fm，同時(shí)重復(fù)進(jìn)行該測(cè)量。
當(dāng)開路電壓降低10mV以上時(shí)，如果沒有看到阻抗增加，就認(rèn)為是產(chǎn)生了內(nèi)部短路。另外，當(dāng)阻抗增加10％以上時(shí)認(rèn)為電流通路產(chǎn)生了切斷。對(duì)于各個(gè)實(shí)施例、比較例每個(gè)預(yù)備5個(gè)電池，對(duì)內(nèi)部短路和電流通路切斷產(chǎn)生時(shí)的落下高度進(jìn)行測(cè)量，求出平均值。
作為可靠性評(píng)價(jià)方法的第二個(gè)，進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。與落下試驗(yàn)相同地準(zhǔn)備固定在樹脂板上的電池，再固定在振動(dòng)試驗(yàn)裝置上。分別給x、y、z方向連續(xù)不斷地施加在1分鐘內(nèi)以頻率為1-500Hz、加速度為1-12G進(jìn)行掃描的振動(dòng)，每1小時(shí)測(cè)量開路電壓和AC阻抗，重復(fù)這種工序，對(duì)各個(gè)實(shí)施例、比較例測(cè)量每5個(gè)電池產(chǎn)生內(nèi)部短路和電流通路切斷時(shí)的振動(dòng)時(shí)間，求出平均值。
表1

表2

如表1、表2中所示，實(shí)施例1-14的二次電池在產(chǎn)生內(nèi)部短路時(shí)的落下高度比比較例1-8的二次電池高。
在從與集電體的連接部分大致水平地引出到封口部分的比較例1、5、8中，不僅在與實(shí)施例相比更低的落下高度下產(chǎn)生內(nèi)部短路，而且產(chǎn)生電流通路切斷的落下高度也低，即使在振動(dòng)試驗(yàn)中也易于產(chǎn)生內(nèi)部短路和電流通路切斷。如上述的專利文獻(xiàn)1那樣，在將端子彎曲為大致S字狀的比較例2、6中，在與實(shí)施例相比更低的落下高度下產(chǎn)生內(nèi)部短路，另外，在振動(dòng)試驗(yàn)中易于產(chǎn)生內(nèi)部短路和電流通路切斷。
在S2的面積值小于0.25Sp、S3的面積值小于0.25Sn的比較例3、4、7中，在與實(shí)施例相比更低的落下高度下產(chǎn)生內(nèi)部短路。
關(guān)于t1、t2和t3的關(guān)系，根據(jù)實(shí)施例4-6的比較可知，在滿足上述的(3)、(4)式的關(guān)系的實(shí)施例5中，直到施加更長(zhǎng)的振動(dòng)時(shí)間也難以產(chǎn)生內(nèi)部短路和電流通路切斷。因此，要想提高對(duì)振動(dòng)的可靠性和安全性，優(yōu)選滿足上述的(3)、(4)式的關(guān)系。
另外，根據(jù)實(shí)施例1、5、7、8、14的比較可知，在正極端子和負(fù)極端子為Al或者Al合金的實(shí)施例1、5、14中，落下試驗(yàn)時(shí)難以產(chǎn)生內(nèi)部短路和電流通路切斷。這是因?yàn)?，?shí)施例7、8中使用的Ni制的負(fù)極端子如果通過落下而施加沖擊，易于扎在電極組上。
另外，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式本身，在實(shí)施過程中，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)，可以對(duì)各構(gòu)成元件進(jìn)行變形而付諸具體實(shí)行。此外，通過適當(dāng)?shù)亟M合上述實(shí)施方式中公開的多種構(gòu)成元件，可以形成各種發(fā)明。例如，可以從實(shí)施方式中所示的全部構(gòu)成元件中刪除幾個(gè)構(gòu)成元件。進(jìn)而，也可以適當(dāng)?shù)亟M合不同實(shí)施方式中的構(gòu)成元件。
權(quán)利要求
1.非水電解質(zhì)電池，其特征在于，其具備具有包含正極集電體的正極、和包含負(fù)極集電體的負(fù)極的扁平狀的電極組；容納所述電極組、并且在周邊的至少一部分具有封口部分的外殼部件；正極端子，其一端與所述正極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С觯缓笙蜻h(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過所述封口部分而引出到外部；和負(fù)極端子，其一端與所述負(fù)極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С?，然后向遠(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過所述封口部分而引出到外部；其中，所述正極端子滿足下述(1)式，所述負(fù)極端子滿足下述(2)式，t2×W2≥0.25Sp(1)t3×W3≥0.25Sn(2)其中，Sp是在與所述正極端子的引出方向垂直的面上切斷時(shí)得到的所述電極組的斷面積，t2是所述正極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度，W2是所述正極端子的寬度，Sn是在與所述負(fù)極端子的引出方向垂直的面上切斷時(shí)得到的所述電極組的斷面積，t3是所述負(fù)極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度，W3是所述負(fù)極端子的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述正極端子滿足下述(3)式，所述負(fù)極端子滿足下述(4)式，0.9 t1≤t2≤t1(3)0.9 t1≤t3≤t1(4)其中，t1是所述電極組的厚度，t2是所述正極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度，t3是所述負(fù)極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述負(fù)極端子引出的方向是與所述正極端子引出的方向相反的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述正極端子滿足下述(5)式，所述負(fù)極端子滿足下述(6)式，0.25 W1≤W2≤W1(5)0.25 W1≤W3≤W1(6)其中，W1是和所述正極端子以及所述負(fù)極端子的寬度方向相同的所述電極組的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，具備具有端子插入孔的中空的第1、第2絕緣墊片，所述外殼部件具有和與所述電極組的所述電極反應(yīng)面平行的表面相對(duì)置的第1內(nèi)表面和第2內(nèi)表面，在所述第1內(nèi)表面和第2內(nèi)表面之間以覆蓋所述正極端子的方式配置所述第1絕緣墊片，同時(shí)所述正極端子的另一端從所述第1絕緣墊片的所述端子插入孔引出，在所述第1內(nèi)表面和第2內(nèi)表面之間以覆蓋所述負(fù)極端子的方式配置所述第2絕緣墊片，同時(shí)所述負(fù)極端子的另一端從所述第2絕緣墊片的所述端子插入孔引出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述負(fù)極端子引出的方向是與所述正極端子引出的方向相同的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述正極端子滿足下述(7)式，所述負(fù)極端子滿足下述(8)式，0.25 W1≤W2＜0.5W1(7)0.25 W1≤W3＜0.5W1(8)其中，W1是和所述正極端子以及所述負(fù)極端子的寬度方向相同的所述電極組的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，使絕緣部件介于所述正極端子和所述外殼部件之間、以及所述負(fù)極端子和所述外殼部件之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述絕緣部件是絕緣墊片或絕緣帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述正極端子的一端與所述正極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С?，再與所述正極集電體電連接，然后向遠(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過所述封口部分而引出至到外部，所述負(fù)極端子的一端與所述負(fù)極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С觯倥c所述負(fù)極集電體電連接，然后向遠(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過所述封口部分而引出到外部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述外殼部件具有開口部分和在所述開口部分的周邊的至少一部分形成的密封部分，而且具備容納所述電極組的容器和與所述容器的所述密封部分接合的蓋體，所述正極端子和所述負(fù)極端子從所述容器的所述密封部分和所述蓋體之間引出到外部。
12.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述正極端子和負(fù)極端子由鋁或鋁合金形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述負(fù)極包含鋰鈦氧化物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述鋰鈦氧化物具有尖晶石結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1記載的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，所述正極集電體和所述負(fù)極集電體由具有小于等于50μm的平均晶粒粒徑的鋁或具有小于等于50μm的平均晶粒粒徑的鋁合金形成。
16.電池組，其特征在于，其具備多個(gè)非水電解質(zhì)電池，其中所述非水電解質(zhì)電池具備具有包含正極集電體的正極、和包含負(fù)極集電體的負(fù)極的扁平狀的電極組；容納所述電極組、并且在周邊的至少一部分具有封口部分的外殼部件；正極端子，其一端與所述正極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С?，然后向遠(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過所述封口部分而引出到外部；和負(fù)極端子，其一端與所述負(fù)極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С?，然后向遠(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過所述封口部分而引出到外部；其中，所述正極端子滿足下述(1)式，所述負(fù)極端子滿足下述(2)式，t2×W2≥0.25Sp(1)t3×W3≥0.25Sn(2)其中，Sp是在與所述正極端子的引出方向垂直的面上切斷時(shí)得到的所述電極組的斷面積，t2是所述正極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度，W2是所述正極端子的寬度，Sn是在與所述負(fù)極端子的引出方向垂直的面上切斷時(shí)得到的所述電極組的斷面積，t3是所述負(fù)極端子在與電極反應(yīng)面垂直的方向上所占的高度，W3是所述負(fù)極端子的寬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16記載的電池組，其特征在于，所述負(fù)極端子引出的方向是與所述正極端子引出的方向相反的方向，并且所述正極端子滿足下述(5)式，所述負(fù)極端子滿足下述(6)式，0.25 W1≤W2≤W1(5)0.25 W1≤W3≤W1(6)其中，W1是和所述正極端子以及所述負(fù)極端子的寬度方向相同的所述電極組的寬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16記載的電池組，其特征在于，所述負(fù)極端子引出的方向是與所述正極端子引出的方向相同的方向，并且所述正極端子滿足下述(7)式，所述負(fù)極端子滿足下述(8)式，0.25 W1≤W2＜0.5W1(7)0.25 W1≤W3＜0.5W1(8)其中，W1是和所述正極端子以及所述負(fù)極端子的寬度方向相同的所述電極組的寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16記載的電池組，其特征在于，還具備用于檢測(cè)所述多個(gè)非水電解質(zhì)電池的電壓的保護(hù)電路。
20.汽車，其特征在于，具備權(quán)利要求16記載的電池組。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過落下等施加沖擊時(shí)的內(nèi)部短路得到抑制的非水電解質(zhì)電池、電池組和汽車。本發(fā)明的非水電解質(zhì)電池具備具有包含正極集電體的正極、和包含負(fù)極集電體的負(fù)極的扁平狀的電極組(1)；容納有上述電極組(1)，并在周邊的至少一部分具有封口部分的外殼部件(2)；正極端子(15)，其一端與上述正極集電體電連接，另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С?，然后向遠(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過上述封口部分而引出到外部；和負(fù)極端子(16)，其一端與上述負(fù)極集電體電連接，并且另一端從該連接部分先向接近所述電極組的方向?qū)С觯缓笙蜻h(yuǎn)離所述電極組方向彎曲而轉(zhuǎn)換方向，通過上述封口部分而引出到外部；其中上述正極端子(15)滿足下述(1)式，上述負(fù)極端子(16)滿足下述(2)式，t
文檔編號(hào)H01M2/30GK101026250SQ20071008416
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者館林義直, 稻垣浩貴, 高見則雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝