專利名稱：：非水電解質二次電池的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種非水電解質二次電池，特別是涉及一種進一步提高安全性的大容量的非水電解質二次電池。
背景技術：
：非水電解質電池人們公知有多個種類，作為有代表性的非水電解質電池，可舉出鋰離子二次電池。鋰離子二次電池可在常溫下使用，容量和能量密度高，具有優(yōu)異的循環(huán)特性。因此，鋰離子二次電池被廣泛用于諸如便攜電話、便攜式信息終端(PDA)、筆記本個人電腦、攝像機等便攜小型設備的電源。伴隨上述小型電子設備的多功能化等，人們希望鋰離子二次電池更進一步的大容量化。針對這一需求，人們新近開發(fā)出大容量的正極活性物質和負極活性物質。其中，也有希望看到使用可以與鋰合金化的合金類負極活性物質的鋰離子二次電池。作為合金類負極活性物質，公知有例如硅(Si)或錫(Sn)的單質，其氧化物，以及含有硅或錫的合金。合金類負極活性物質放電容量較高，因而，對于鋰離子二次電池的高容量化很有效。例如，硅的理論放電容量約為4199mAh/g,約為石墨的理論放電容量的11倍。如上所述，含有合金類負極活性物質的鋰離子二次電池具有高能量密度，因而，與以往的鋰離子二次電池相比，電流值較高，因此，電池溫度容易上升。因而，人們希望一種在產(chǎn)生外部短路等不良情況時，在產(chǎn)生電池溫度急劇上升的可能性之前就不再進行放電，可切實地停止放電的安全性較高的鋰離子二次電池。另一方面，在對比文獻l中，提出有如下方案在鋰離子二次電池中，根據(jù)引線的材質，調(diào)整與正極集電體和負極集電體相連接的多個引線的總截面積。在專利文獻1中，負極活性物質可使用軟碳、硬碳等非晶質類碳材料，或者人造石墨、天然石墨等碳粉末，并未使用更高容量的合金類負極活性物質。此外，專利文獻l中，對引線的總截面積進行調(diào)節(jié)目的在于，即使在流有至少100A的大電流的情況下也能防止引線出現(xiàn)熔斷。因此，其是為了實現(xiàn)使電池始終切實地動作。這是因為，專利文獻1的鋰離子二次電池是作為混合動力汽車等中的電機驅動用電源使用的。專利文獻l:日本特開平11-345630號公報合金類負極活性物質的容量比碳材料類負極活性物質的容量高，但合金類負極活性物質的導電性比碳材料類負極活性物質的導電性低。因此，可以預測，在含有合金類負極活性物質的負極和含有碳材料類負極活性物質的負極中，電阻是不同的。也就是說，可以考慮得出，在含有合金類負極活性物質的負極和含有碳材料類負極活性物質的負極中，放電時的情況完全不同。因此，專利文獻1的技術不能直接用于具有包含合金類負極活性物質的負極的鋰離子二次電池。在電池型號不同的情況下，與含有碳材料作為負極活性物質的鋰離子二次電池相比，含有合金類負極活性物質的鋰離子二次電池，能量密度較高。此外，本發(fā)明人經(jīng)考慮后判斷得知，盡管上述負極活性物質的導電性不怎么高，但含有合金類負極活性物質的負極，其例如高輸出放電時的電阻較低(也就是說，輸出特性優(yōu)異)。但是，含有合金類活性物質的鋰離子二次電池中，在例如發(fā)生外部短路的情況下，流經(jīng)上述電池的電流值，與流經(jīng)以碳材料為負極活性物質的鋰離子二次電池的電流值相比，明顯較大。因此，含有合金類負極活性物質的鋰離子二次電池外部短路時，存在電池溫度急劇上升的可能性。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明目的在于，提供一種進一步提高安全性的高容量非水電解質二次電池。本發(fā)明的非水電解質二次電池包含極板組、非水電解質。上述極板組具有正極、負極、配置在正極和負極之間的隔膜、與正極相連接的正極引線、以及與負極相連接的負極引線。上述極板組的體積能量密度為750Wh/L以上，正極引線和負極引線的至少一方的截面積為5.5Xl(T5~1.2Xl(T2Cm2。在此，引線的截面積，是指在與引線的縱長軸線方向垂直并與引線厚度方向平行的面上的截面積。上述負極包含負極集電體和形成于上述集電體的負極活性物質層，負極引線的截面積與負極集電體的體積的比優(yōu)選為1.0X10'4~7.0X10'3(cm2/cm3)。負極活性物質層優(yōu)選包含含有上述負極活性物質的多個柱狀粒子，上述柱狀粒子從負極集電體的表面起，向與負極集電體表面大致垂直的方向生長、或者相對于上述垂直的方向傾斜地生長。另外，由于直接觀察來看，集電體的表面為平坦狀，因此，集電體的表面的法線方向(與集電體表面垂直的方向)被唯一確定。柱狀粒子優(yōu)選含有多個粒層的層疊體。上述粒層可以向各自不同的方向生長。或者，粒層體所含有的多個粒層的生長方向相對于集電體的表面的法線方向交替地向第1方向和第2方向傾斜。上述負極活性物質層優(yōu)選含有如下材料，該材料含有從由硅和錫構成的組中選擇的至少1種元素。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，負極活性物質層所含有的上述材料包含從由硅的單質、硅合金、含有硅和氧的化合物、含有硅和氮的化合物構成的組中選擇的至少1種。本發(fā)明的其他優(yōu)選實施方式中，上述材料包含從由錫的單質、錫合金、以及包含錫和氧的化合物構成的組中選擇的至少1種。本發(fā)明的非水電解質二次電池中，極板組的體積能量密度為750Wh/L以上，并且正極引線和負極引線中的至少一方的截面積為5.5X10—5~1.2X10—2cm2。因此，本發(fā)明的非水電解質二次電池不僅能穩(wěn)定地得到高輸出特性，即便在例如發(fā)生外部短路等情況下，也能在大電流長時間流動之前，使負極引線熔斷。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供進一步提高安全性的大容量非水電解質二次電池。圖1是示意性地表示本發(fā)明一個實施方式的非水電解質二次電池的縱剖視圖。圖2是表示負極活性物質層所含有的柱狀粒子的一個例子的縱剖視圖。圖3是表示負極活性物質層所含有的柱狀粒子的其他例子的縱剖視圖。圖4是表示柱狀粒子制作中所使用的蒸鍍裝置的示意圖。圖5是示意性地表示實施例中所使用的負極集電體的立體圖。具體實施例方式圖1表示本發(fā)明一個實施方式的非水電解質二次電池。圖1的非水電解質二次電池10具有含有極板組和非水電解質(未圖示)的發(fā)電要素、和收納上述發(fā)電要素的電池殼14。極板組包含正極ll、負極12、以及配置在正極11和負極12之間的隔膜13，極板組是通過巻曲正極II、隔膜13及負極12的層疊體而形成的。極板組由上部絕緣板15a和下部絕緣板15b夾持。隔著墊圈17將電池殼14的開口端部與封口板16斂縫而將電池殼14封口。負極引線18的一端連接在負極12上，負極引線18的另一端與電池殼14的內(nèi)底面相連接。正極引線19的一端與正極11相連接，正極引線19的另一端與封口板16的底面的金屬部分16b相連接。該金屬部分16b與設在封口板16上的正極端子16a電連接。本發(fā)明中，使上述極板組的體積能量密度為750Wh/L以上，使負極引線18和正極引線19中的至少一方的截面積為5.5X10'5~1.2X10—2cm2。這樣，在電池型號相同的情況下，與含有碳材料作為負極活性物質的鋰離子二次電池相比，含有合金類負極活性物質的鋰離子二次電池的能量密度較高。例如，含有合金類負極活性物質的鋰離子二次電池中，可以使其電極組的體積能量密度提高到750Wh/L以上。并且，盡管負極活性物質的導電性不那么高，但對于含有合金類負極活性物質的負極，其例如在高輸出放電時的電阻較低。但是，對于這樣的含有合金類負極活性物質的鋰離子二次電池，在例如發(fā)生外部短路的情況下，流經(jīng)電池的電流值，與流經(jīng)以碳材料為負極活性物質的鋰離子二次電池的電流值相比顯著較大，存在電池溫度急劇上升的可能性。本發(fā)明中，在特別是在使用體積能量密度為750Wh/L以上的極板組的情況下，通過使引線的截面積為1.2X10氣n^以下，在長時間流有大電流之前，例如在20秒左右即可使負極引線熔斷。在引線的截面積小于5.5X10—50112時，在一般的使用范圍的高輸出放電時，引線也會熔斷。在引線截面積大于1.2X10氣1112時，即便在產(chǎn)生外部短路的情況下，引線也不被切斷，電池內(nèi)流有大電流，產(chǎn)生電池溫度的急劇上升。作為構成負極引線18的材料，可舉出例如鎳、銅、以及鎳和銅的包覆材(夕，7卜"材)。作為構成正極引線19的材料，可舉出例如金屬鋁、鋁合金等。在使用上述任意材料構成的負極引線18和正極引線19的情況下，通過將負極引線18和正極引線19的截面積調(diào)整到上述范圍內(nèi)，可以得到本發(fā)明的效果。為了顯著地得到本發(fā)明的效果，優(yōu)選至少負極引線的截面積處于5.5X10'5~1.2X10'2cm2的范圍內(nèi)。正極11例如可以含有正極集電體和擔載于其上的正極活性物質層。同樣地，負極12例如可以含有負極集電體和擔載于其上的負極活性物質層。優(yōu)選負極引線的截面積與負極集電體的體積的比為1.0X10—4~7.0Xl(T3(cm2/cm3)。在上述比小于I.OXIO.4(cm2/cm3)時，在進行一般的使用范圍的高輸出放電時，存在負極引線熔斷的可能性。在上述比大于7.0X10'3(cm2/cm3)時，即便在由外部短路等導致在電池流有大電流的情況下，負極引線也不被熔斷，存在電池溫度上升的可能性。在采用圖1所示的巻曲型極板組的情況下，負極引線18既可與設置在負極12的巻曲開始側的端部上的負極集電體的露出部相連接，也可以與設置在負極12的巻曲結束側的端部上的負極集電體的露出部相連接。此外，負極12的大致中央部(負極的中央部或中央部附近)，在負極12的整個寬度方向上，設有負極集電體的露出部，可將負極引線18連接在該露出部上。在負極引線18與設置在負極12的巻曲開始側的端部上的負極集電體的露出部或者負極的巻曲結束側的端部上的負極集電體的露出部相連接的情況下，電池的組裝變得容易。由于在負極12的大致中央部連接負極引線18的情況下，集電效率提高，因而，可以得到安全性和高輸出特性進一步優(yōu)化的電池。對于這一點，在正極引線19中也是同樣的。另夕卜，負極引線18的未與負極12連接一側的端部和正極引線19的未與正極11相連接一側的端部，優(yōu)選在極板組中相互配置在相反方向上。本發(fā)明的非水電解質二次電池的容量優(yōu)選為1000mAh以上。引線向電極的連接，可以使用本領域的公知方法實施。作為上述方法，說明書第6/18頁可以舉出超聲波焊接、電阻焊接、斂縫接合等。為了得到高能量密度的極板組，負極活性物質優(yōu)選含有從由硅(so和錫(Sn)構成的組中選擇的至少1種元素的材料。負極活性物質特別優(yōu)選包含含有硅的材料。作為含有硅的材料，可以舉出例如硅的單質、硅合金、含有硅和氧的化合物、以及含有硅和氮的化合物。含有硅和氧的化合物中也可以進一步含有氮。硅合金包含硅、和硅以外的金屬元素M。金屬元素M希望是與鋰不形成合金的金屬元素。金屬元素M只要是化學性質穩(wěn)定的電子傳導體即可，希望是從由例如鈦(Ti)、銅(Cu)及鎳(Ni)構成的組中選擇的至少1種。金屬元素M可以在硅合金中單獨被包含1種，也可以在硅合金中被包含多種。硅合金中硅和金屬元素M的摩爾比優(yōu)選為如下范圍。在金屬元素M為Ti的情況下，優(yōu)選0〈Ti/Si〈2，特別優(yōu)選0.1《Ti/Si《1.0。在金屬元素M為Cu的情況下，優(yōu)選0<Cu/Si<4，特別優(yōu)選0.1《Cu/Si《2.0。在金屬元素M為Ni的情況下，優(yōu)選0<Ni/Si<2，特別優(yōu)選0.1《Ni/Si《1.0。含有硅和氧的化合物希望具有以下式(1)表示的組成。SiOx(其中，0<x<2)(1)在此，表示氧元素含量的x值更優(yōu)選為0.01《x《1。含有硅和氮的化合物希望具有以下式(2)表示的組成。SiNy(其中，0<y<4/3)(2)在此，表示氮元素含量的y值更優(yōu)選為0.01《y《1。作為含有錫的材料，可舉出例如錫的單質、錫合金、以及含有錫和氧的材料。作為錫合金可舉出例如Ni-Sn合金、Mg-Sn合金、Fe-Sn合金、Cu-Sn合金及Ti-Sn合金。作為含有錫和氧的材料可舉出例如以下式(3)SnOz(式中，0<z《2)(3)在式(3)的SnOz中，表示氧元素含量的z值(O與Sn的摩爾比z)優(yōu)選為0.01~1。負極所含有的負極活性物質層的形式并不特別限定。例如，負極活性物質層可以是薄膜狀。薄膜狀的負極活性物質層可由多個柱狀粒子構成。含有柱狀粒子的活性物質層可以是通過例如在集電體表面上設置突出區(qū)域并在這樣的集電體上蒸鍍活性物質而形成的。圖2及圖3表示柱狀粒子的例子。擔載于集電體表面的柱狀粒子既可以是由單一部分構成的，也可以是如圖2、圖3所示，由多個粒層的層疊體構成的。此外，柱狀粒子可以如圖2、圖3所示地在大致垂直于負極集電體表面的方向上生長?；蛘咧鶢盍Ｗ右部梢韵鄬τ谏鲜龃怪狈较騼A斜地生長。圖2的柱狀粒子20具有包含8個粒層20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g及20h的層疊體。圖2的柱狀粒子中，粒層20a的生長方向相對于集電體表面的法線方向向規(guī)定的第1方向傾斜。粒層20b的生長方向相對于集電體的表面的法線方向向不同于上述第l方向的第2方向傾斜。以下相同，柱狀粒子20所含有的粒層相對于集電體的表面的法線方向交替地向第1方向和第2方向傾斜。這樣，通過在層疊多個粒層時，使粒層的生長方向交替地向第1方向和第2方向變化，可以使作為柱狀粒層20的粒子整體的平均生長方向與集電體表面的法線方向平行?；蛘撸绻鳛橹鶢盍Ｗ诱w的生長方向與集電體表面的法線方向平行，則各粒層的成長方向也可以向各自不同的方向傾斜。圖2的柱狀粒子20可以以例如如下方式制作。首先，形成粒層20a，由粒層20a覆蓋集電體的突出區(qū)域21的頂部和與其相連的側面的一部分。然后，形成粒層20b，由粒層20b覆蓋突出區(qū)域21的剩下的側面和粒層20a的頂部表面的一部分。即，在圖2中，粒層20a被形成在包含突出區(qū)域21頂部的一個端部上，粒層20b與粒層20a部分重疊，并形成在突出區(qū)域21的另一個端部上。爾后，形成粒層20c，由粒層20c覆蓋粒層20a頂部表面的殘留部分和粒層20b的頂部表面的一部分。SP，粒層20c被形成為主要與粒層20a接觸。隨后，以主要與粒層20b接觸的方式形成粒層20d。以下相同，通過交替地層疊粒層20e、20f、20g及20h，形成圖2所示的柱狀粒子20。在圖3中，柱狀粒子30也形成在集電體的突出區(qū)域33上。柱狀粒子30具有多個第1粒層31和多個第2粒層32。圖3的柱狀粒子30中，被層疊的粒層的數(shù)量與圖2的柱狀粒子20相比較多。另外，圖3的柱狀粒子30的各粒層的厚度比圖2的柱狀粒子20的粒層厚度薄。此外，對于圖3的柱狀粒子30，其輪廓與圖2的柱狀粒子20相比更為圓滑。如果圖3的柱狀粒子30中，作為柱狀粒子整體的平均生長方向與集電體表面的法線方向平行，則各粒層的生長方向也可以從集電體表面的法線方向傾斜。另外，圖3的柱狀粒子30中，第1粒層31的生長方向是A方向，第2粒層32的生長方向是B方向。含有圖2所示的柱狀粒子20的負極活性物質層可使用例如圖4所示的蒸鍍裝置40制作。圖4是示意性地表示蒸鍍裝置40的結構的側視圖。在此，對使用硅氧化物作為負極活性物質的情況進行說明。圖4的蒸鍍裝置40具備真空腔41、固定臺42、噴嘴43、用于將氧氣導入真空腔41內(nèi)的配管44、及電子束加熱機構(未圖示)。噴嘴43與被導入真空腔41內(nèi)的配管44相連接。配管44可經(jīng)由質量流控制器(未圖示)與氧氣瓶(未圖示)相連接。用于固定負極集電體46的固定臺42被設置在噴嘴43的上方。在固定臺42的鉛直下方設置靶45。在靶45和負極集電體46之間存在有由氧氣形成的氧氣氛。在靶45上可使用含有硅的材料、例如硅的單質。作為板狀部件的固定臺42，旋轉自如地支承在真空腔41內(nèi)，在其厚度方向的一個面上固定負極集電體46。固定臺42的旋轉在圖4中實線所示的位置和單點劃線所示的位置之間進行。實線所示的位置是，固定臺42的固定有負極集電體46—側的面與鉛直方向下方的靶45相面對，且固定臺42與水平方向直線所成的角的角度為P。的位置(位置A)。單點劃線所示的位置是，固定臺42的固定有負極集電體46—側的面與鉛直方向下方的靶45相面對，且固定臺42與水平方向直線所成的角的角度為(180-P)°的位置(位置B)。角度e?？筛鶕?jù)要形成的負極活性物質層的尺寸等而適當選擇。在使用蒸鍍裝置40的負極活性物質層的制作方法中，首先，將負極集電體46固定于固定臺42，向真空腔41內(nèi)部導入氧氣。在該狀態(tài)下，對靶45照射電子束來進行加熱，使其產(chǎn)生蒸氣。例如，在使用硅作為靶45的情況下，氣化后的硅通過氧氣氛，硅氧化物堆積在集電體的表面上。此時，通過將固定臺42配置在實線的位置上，在設于集電體的突出區(qū)域上形成圖2所示的粒層20a。接下來，通過使固定臺42旋轉到單點劃線的位置，形成圖2所示的粒層20b。通過這樣交替改變固定臺42的位置，形成圖2所示的具有8個粒層的柱狀粒子20。圖3所示的柱狀粒子30也基本上可以使用圖4的蒸鍍裝置40制作。圖3的柱狀粒子30可通過例如使在位置A和位置B的蒸鍍時間比圖2的柱狀粒子20的情況短，并增多粒層的層疊數(shù)來進行制作。另外，在上述任意一個制作方法中，如果在集電體表面規(guī)則地排列凹凸，并形成含有被有選擇地擔載在凸部上的多個柱狀粒子的活性物質層，則也可以以恒定間隔設置柱狀粒子間的間隙。在僅在集電體的單面上設置含有多個柱狀粒子的活性物質層的情況下，可以在集電體的設置有活性物質層的面上，設置有易于塑性變形的表層部，并在上述表層部上設置凹凸。此外，在集電體的兩面設置活性物質層的情況下，也可以在集電體的兩面設置易于塑性變形的表層部，在各表層部上設置凹凸。包含硅氧化物的活性物質層也可以是，在上述制作方法中，通過使集電體和靶之間不存在氧氣氛，而使用硅氧化物作為靶、使該硅氧化物堆積在集電體上而制作的。此外，也可以通過使用氮氣氛代替氧氣氛，使用硅的單質作為靶，在集電體上堆積氮化硅。此外，由活性物質例如硅的單質構成的活性物質粒子或由硅合金構成的活性物質粒子是，在上述蒸鍍裝置中，使用包含硅的單質或構成硅合金的元素的材料(包含混合物)作為靶，通過在真空下使它們蒸發(fā)而制作的。正極引線的截面積可利用(正極引線的寬度)X(正極引線的厚度)求出來。可在正極引線的規(guī)定的2~10個部位測量正極引線的寬度并對所得到的測定值求平均后，得到正極引線的寬度?？墒褂美珉娮语@微鏡，在正極引線的與縱長軸線方向垂直且與引線厚度方向平行的截面上的規(guī)定的210個部位，測量正極引線的厚度，并對所得到的測量值求平均，得到正極引線的厚度。負極引線的截面積也可以使用與正極引線的截面積相同的方法求得。另外，正極引線和負極引線中，上述截面積既可以沿著引線的縱長方向相等，也可以不同。只要上述截面積在上述范圍內(nèi)，上述截面積沿著引線的縱長方向也可以不等。負極集電體的體積可利用(負極集電體的長度)X(負極集電體的厚度)X(負極集電體的寬度)求得。另外，在負極集電體的一個表面設有突出區(qū)域的情況下，負極集電體的厚度，是指負極集電體的厚度方向上的、從負極集電體的突出區(qū)域的頂部、到負極集電體的與設有突出區(qū)域的面相反一側的表面之間的距離。在負極集電體的兩面設有突出區(qū)域的情況下，負極集電體的厚度，是指負極集電體的厚度方向上的、從設在負極集電體的一個面上的突出區(qū)域的頂部開始、到設在負極集電體的另一個面上的突出區(qū)域的頂部之間的距離。負極集電體的厚度，可通過使用電子顯微鏡，在與集電體的厚度方向平行的規(guī)定縱截面上，測量210個部位的集電體的厚度，并對所得到的測量值求平均而得到。負極集電體的寬度，可在負極集電體的規(guī)定的210個部位，測量負極集電體的寬度，并對所得到的測量值求平均值而得到。負極集電體的長度，可在負極集電體的規(guī)定的210個部位，測量負極集電體的長度，并對所得到的測量值求平均值而得到。以下，對本發(fā)明的非水電解質二次電池所含有的其他構成要素進行說明。正極活性物質層可包含例如正極活性物質，并可根據(jù)需要含有粘著劑和導電劑。作為構成正極集電體的材料，可舉出本領域的公知材料。作為這樣的材料，可舉出例如鋁。作為正極活性物質、以及添加給正極的粘著劑和導電劑，可使用本領域的公知材料。作為正極活性物質，可舉出例如鈷酸鋰等鋰的復合氧化物等。為了得到大容量電池，可以以LiaNibCOcMd02(M是從由A1、Mn、Sn、In、Fe、Cu、Mg、Ti、Zn、Zr及Mo構成的組中選擇的至少1種)作為正極活性物質加以使用。作為添加到正極的粘著劑可舉出例如聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯。作為添加到正極的導電劑，可舉出例如天然石墨(鱗片狀石墨等)、人造石墨、膨脹石墨等石墨類，乙炔黑、科琴黑、槽法碳黑、爐黑、燈黑、熱裂法碳黑等碳黑類，碳纖維、金屬纖維等導電性纖維類，銅、鎳等金屬粉末類，以及聚亞苯基衍生物等有機導電性材料。它們既可以單獨使用，也可以組合2種以上使用。非水電解質包含例如非水溶劑和溶解于其中的溶質。作為非水溶劑，可使用例如碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等，但也并不限于此。它們既可以單獨使用，也可以組合2種以上使用。作為溶質，可舉出例如LiPFe、LiBF4、LiCl4、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCl、LiCF3S03、LiCF3C02、Li(CF2S02)2、LiAsF6、LiN(CF3S02)2、LiBu)Cl,o以及酰亞胺類。它們既可以單獨使用，也可以組合2種以上使用。作為構成隔膜的材料，可以使用本領域的公知材料。作為這樣的材料，可舉出聚乙烯、聚丙烯、或者聚乙烯和聚丙烯的混合物、或者乙烯和丙烯的共聚物。本發(fā)明的非水電解質二次電池的形狀并不特別限定，可以是例如圓筒形、硬幣型、片型、或方形。此外上述非水電解質二次電池可以是用于電動汽車的大型電池。本發(fā)明的非水電解質二次電池所含有的極板組既可以是圖l所示的巻曲型，也可以是層疊型。極板組的體積能量密度由(極板組具有的輸出[Wh])/(極板組的體積)求得。極板組具有的輸出[Wh]可通過對電池的理論容量(0.97X正極的理論容量)乘以放電時的中間電壓(初期電池容量放電到變?yōu)槠湟话氲牧繒r的電壓)所求得的。極板組的體積可以按以下的方式求得。例如，在巻曲型的極板組的情14況下，可通過將包含與巻曲軸垂直的方向上的最大直徑的面的面積、和與巻曲軸平行的極板組的最大長度相乘，求得極板組的體積。在層疊型極板組的情況下，可通過將包含與層疊方向垂直的方向上的最大直徑的面的面積、和與層疊方向平行的極板組的最大長度相乘，求得極板組的體積。另外，例如如果是18650型號、具有3Ah以上容量的電池，則極板組的體積能量密度是750Wh/L以上。如果是極板組的體積能量密度在750Wh/L以上，則可將規(guī)定的含有鋰的復合氧化物作為正極活性物質使用，可將規(guī)定的碳材料作為負極活性物質使用。實施例《實施例1》制作圖1所示的非水電解質二次電池。(電池1)(i)正極的制作作為正極活性物質，使用平均粒徑10um的鈷酸鋰(LiCo02)。將IOO重量份的正極活性物質、8重量份的聚偏氟乙烯(粘著郊)、3重量份的乙炔黑(導電材料)、適量的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)混合，得到正極合劑糊劑。將得到的糊劑涂敷于鋁箔制成的正極集電體的兩面，并進行干燥、壓延而得到正極。集電體單面的正極活性物質層的厚度為70um。另外，在集電體的與正極引線相連接的部分上，并未涂敷上述糊劑。使用的正極集電體的長度為750mm，寬度為50mm，厚度為20nm。連接正極引線的部分(也就是正極集電體的露出部)設在正極的巻曲開始側的端部。準備長50mm、寬3mm的帶狀鋁制正極引線。正極引線的在既與縱長軸線方向垂直且與厚度方向平行的面上的截面積為3Xl(T3Cm2。在上述正極集電體的露出部上，通過超聲波焊接法連接正極引線的包含與縱長軸線方向垂直一側的邊的端部。(ii)負極的制作首先，準備圖5所示的銅制負極集電體50。具體而言，準備具有基材部51、形成在其上的多個凸部52的負極集電體50。凸部52呈圓柱狀，設在集電體的兩面。負極集電體50是通過使用具有凸部形成用加工輥、支承加工輥的支承輥的裝置，在銅箔上形成凸部而制作成的。作為凸部形成用加工輥，使用具有氧化鉻層的鐵制輥。氧化絡層是通過在鐵制輥上噴鍍氧化鉻而形成的。氧化鉻層上有規(guī)律地形成多個孔?？资峭ㄟ^激光加工形成的?？椎闹睆綖閘Oum，孔的深度為llym。相鄰孔的中心間的距離為20um。所得到的負極集電體的長度為800mm，寬度為55mm，厚度為40um。負極集電體的厚度是，在負極集電體的厚度方向上的、設在負極集電體一側表面上的凸部的頂部、和設在另一側表面的凸部的頂部之間的距離。接下來，使用圖4所示的蒸鍍裝置40，形成圖2所示的包含柱狀粒子20的負極活性物質層。另外，負極活性物質層除去負極集電體的與負極引線連接的部分而形成。負極的連接負極引線的部分(即負極集電體的露出部)設在負極的巻曲結束側的端部。將上述負極集電體固定于固定臺42。使固定臺42傾斜為固定臺42與水平面成角為60。(位置A)。在固定臺42的鉛直下方設置有向負極集電體的表面進行堆積的靶45。靶45使用純度為99.9999%的硅單質(日本(株式會社)高純度化學研究所制)。將對作為靶45的硅單質照射的電子束的加速電壓設定為-8kV，發(fā)射電流設定為500mA。從噴嘴放出的氧氣(純度99.7%、由日本氧(株式會社)制)的流量為80sccm。使硅和氧堆積在設在固定臺42上的負極集電體上，在凸部52上形成第1粒層20a。蒸鍍時間設定為2分30秒。然后，如圖4所示，使固定臺42傾斜為，固定臺42和水平面成角為120。(即，(180-P)。)(位置B)。以與第1粒層20a的情況相同的條件，在第1粒層20a上形成第2粒層20b。這樣，通過使固定臺42的位置交替地變化為位置A和位置B，形成含有8個粒層的層疊體的柱狀粒子20。同樣地，在負極集電體的另一個面上，也形成由多個柱狀粒子構成的負極活性物質層。如此，得到負極板。每個集電體單面的負極活性物質層的厚度為25Pm。負極活性物質層的含氧量通過燃燒法來定量。結果是，負極活性物質的組成為SiO0.5。然后，使用電阻加熱蒸鍍裝置(日本(株式會社)7A"7夕(ULVAC)制)，如下所述地，在所得到的負極板的表面蒸鍍金屬鋰。在蒸鍍裝置內(nèi)配置上述負極板和鉭制舟皿，在舟皿內(nèi)裝填有規(guī)定量的金屬鋰。舟皿被與負極板的活性物質層相向地固定。將流過舟皿的電流值設定為50A，進行IO分鐘的蒸鍍。通過在負極板上蒸鍍金屬鋰，對負極活性物質填補在初次充放電時積蓄的不可逆容量的鋰。這樣，得到負極。準備長50mm、寬3mm的帶狀鎳制負極引線。負極引線的在與縱長軸線方向垂直且與厚度方向平行的面上的截面積為3X10'2cm2。負極引線的截面積與負極集電體的體積的比為1.7Xl(r3cm2/cm3。負極集電體的體積通過(負極集電體的厚度)X(負極集電體的長度)X(負極集電體的寬度)求得。在上述負極集電體的露出部上，通過超聲波焊接法，連接負極引線的包含與縱長軸線方向垂直一側的邊的端部。(iii)電池的組裝將以上述方式制作的正極和負極，隔著由厚度20um的聚乙烯微多孔膜構成的隔膜(日本旭化成(株式會社)制)加而層疊，得到層疊體。在所得到的層疊體上，將與正極的正極引線連接的端部配置在上述層疊體的巻曲開始側，將與負極的負極引線連接的端部配置在上述層疊體的巻曲結束側。將這樣得到的層疊體巻曲，得到極板組。所得到的極板組中，正極引線的突出方向和負極引線的突出方向為相反方向。將所得到的極板組收納到直徑(內(nèi)徑)17.7mm、高67mm的鐵制電池殼內(nèi)。將正極引線的另一個端部通過激光焊接法連接在封口版的底面上。將負極引線的另一個端部通過電阻焊接法連接在電池殼的內(nèi)底面上。分別在極板組的上部設置上部絕緣板，在極板組的下部設置下部絕緣板。向電池殼內(nèi)注入非水電解質。非水電解質是，通過向以l:l體積比含有碳酸亞乙酯和碳酸甲乙基酯的混合溶劑中，以1.0md/L濃度溶解LiPF6而調(diào)制的。通過對電池殼的開口端部隔著聚丙烯制墊圈加以斂縫，而密封電池殼的開口部。這樣，制作出非水電解質二次電池。所得到的電池是電池l。電池1的設計容量為3000mAh。電池1所含有的極板組的體積能量密度為750Wh/L。另外，在以下制作的電池中，設計容量也為3000mAh，極板組的體積能量密度為750Wh/L。(電池2~6)除正極引線的截面積為1.0X10"cm2，負極引線截面積為1.0Xl(T5cm2(電池2)、5.5Xl(T5cm2(電池3)、3X10-3cm2(電池4)、1.2Xl(r2cm2(電池5)、或1X10"cm2(電池6)之外，與電池1相同地制作電池2-6。另夕卜，電池26中，負極引線的截面積與負極集電體的體積的比分別為5.7X10-6cm2/cm3(電池2)、3.1Xl(T5cm2/cm3(電池3)、1.7Xl(T3cm2/cm3(電池4)、6.8Xl(rW/cm3(電池5)、及5.7X10-2cm2/cm3(電池6)。(電池710)除負極引線的截面積為l.OXl(T'cm2，正極引線截面積為1.0X10—5cm2(電池7)、5.5X10-5cm2(電池8)、3Xl(T3cm2(電池9)、或1.2X10-W(電池IO)之外，與電池1相同地制作電池710。另外，電池710中，負極引線的截面積與負極集電體的體積的比分別為5.7Xl(T2Cm2/cm3。(電池11~12)除負極引線的材質為銅(電池11)或銅和鎳的包覆材(銅鎳=1:1(厚度比率))(電池12)之外，與電池4一樣地制作電池11~12。表1中表示電池1~12中、負極引線的截面積、正極引線的截面積、負極引線的截面積與負極集電體的體積的比。另外，電池2、6和7是比較電池。(高輸出放電時引線是否熔斷)將各電池各準備10個，在25。C的氣氛下，以1500mA的電流，將各電池充電至電池電壓為4.2V。將充電后的電池在6(TC的氣氛下，以6C的電流值(即，18A)，放電至電池電壓降低到2V。.此時，在引線熔斷的情況下，電池不會放電到電池電壓降低為2V。因此，在無法放電到2V的情況下，引線是有熔斷的。另外，根據(jù)需要，通過拆解電池來確認引線的熔斷與否。結果表示在表1中。(外部短路試驗)將各電池各準備10個，在25。C的氣氛下，以1500A的電流，將各電池充電至電池電壓為4.25V。將充電后的電池放置于6(TC的氣氛下1小時。然后，在60。C的氣氛下，使用規(guī)定的試驗電路(電阻值0.005Q)使充電后的電池的正極和負極外部短路。此時，統(tǒng)計電池表面溫度超過80"C的電池的數(shù)量。在本外部短路試驗中，將電池表面溫度未超過80。C的電池視為具有良好的耐外部短路特性的電池。即，在本外部短路試驗中，對于電池要求非常良好的耐外部短路特性。結果表示在表1中。表l(見下頁)<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>101112的范圍時，要么在高輸出放電時引線安熔斷，要么在發(fā)生外部短路時電池溫度超過80°C。在實施例的電池之中還發(fā)現(xiàn)，負極引線的截面積與負極集電體的體積的比在1.0X10-47.0X10-3cm2/cm3的范圍內(nèi)的電池1、4、5中，能得到更好的效果。此外，負極引線的截面積在5.5X10、1.2X10^n^的范圍內(nèi)的電池1、35，與使正極引線截面積處在5.5X1(T5~1.2Xl(T2cm2的范圍內(nèi)的電池810相比，表現(xiàn)出更好的結果。從該結果來看可知，優(yōu)選至少負極引線的截面積在5.5X10_5~1.2X10—2cm2范圍內(nèi)。從電池ll、12的結果可知，負極引線的材質為銅、或銅和鎳的包覆材的情況下，只要其截面積在5.5乂10'5~1.2乂10'20112的范圍內(nèi)，就能得到很好的效果。另外，作為可使極板組的體積能量密度為750Wh/L以上的正極活性物質和負極活性物質的組合，除上述實施例所示出的組合以外，也可以舉出例如L4MbC0cAld02和天然石墨的組合。工業(yè)實用性采用本發(fā)明，可以提供使安全性進一步提高的非水電解質二次電池。這樣的非水電解質二次電池可以很好地用作例如便攜型電子設備用電源。2權利要求1.一種非水電解質二次電池，其中，包含極板組和非水電解質，所述極板組具有正極、負極、配置于所述正極和所述負極之間的隔膜、與所述正極相連接的正極引線、及與所述負極相連接的負極引線，所述極板組的體積能量密度為750Wh/L以上，所述正極引線和所述負極引線中的至少一方的截面積為5.5×10-5～1.2×10-2cm2。2.根據(jù)權利要求1所述的非水電解質二次電池，其中，所述負極含有負極集電體和形成于所述負極集電體的負極活性物質層，所述負極引線的截面積與所述負極集電體的體積的比為i.oxict47.0X1(t3(cm2/cm3)。3.根據(jù)權利要求2所述的非水電解質二次電池，其中，所述負極活性物質層含有包含從由硅和錫構成的組中選擇的至少1種元素的材料。4.根據(jù)權利要求2或3所述的非水電解質二次電池，其中，所述負極活性物質層包含含有所述負極活性物質的多個柱狀粒子，所述柱狀粒子從所述負極集電體的表面向與所述負極集電體的表面大致垂直的方向生長、或者相對于所述垂直的方向傾斜地生長。5.根據(jù)權利要求4所述的非水電解質二次電池，其中，所述柱狀粒子含有多個粒層的層疊體。6.根據(jù)權利要求5所述的非水電解質二次電池，其中，所述粒層向各自不同的方向生長。7.根據(jù)權利要求5所述的非水電解質二次電池，其中，所述層疊體所含有的多個粒層的生長方向相對于所述集電體的表面的法線方向交替地向第1方向和第2方向傾斜。8.根據(jù)權利要求3所述的非水電解質二次電池，其中，所述材料含有從由硅的單質、硅合金、包含硅和氧的化合物、及包含硅和氮的化合物所構成的組中選擇的至少l種。9.根據(jù)權利要求3所述的非水電解質二次電池，其中，所述材料含有從由錫的單質、錫合金、及包含錫和氧的化合物所構成的組中選擇的至少1種。全文摘要本發(fā)明提供一種非水電解質二次電池，其包含極板組和非水電解質，所述極板組具有正極、負極、配置于正極和負極之間的隔膜、與正極相連接的正極引線、及與負極相連接的負極引線。所述極板組的體積能量密度為750Wh/L以上，正極引線和負極引線中的至少一方的截面積為5.5×10^-5～1.2×10^-2cm²。文檔編號H01M4/64GK101682076SQ20088001682公開日2010年3月24日申請日期2008年11月19日優(yōu)先權日2007年11月26日發(fā)明者橫山智彥,武澤秀治,笠松真治,藤川萬鄉(xiāng)申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社