專利名稱：二次電池和具備二次電池的電池包、以及二次電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次電池和具備二次電池的電池包、以及二次電池的制造方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于現(xiàn)有的二次電池的構(gòu)成，參照圖11進行說明。圖11是示出現(xiàn)有的二次電池的構(gòu)成的剖視圖。如圖11所示，二次電池103通過將電極組101封入由層壓膜形成的層壓殼102內(nèi)而構(gòu)成。層壓殼102通過層壓膜彼此相互熔合而成的熔合部102b來密封。這樣，層壓殼 102具有熔合部102b、與熔合部102b相鄰并容納電極組101的容納部10加?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2004-2；34899號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，如果正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，則存在電極組發(fā)生膨脹、從而電極組內(nèi)(特別是電極組內(nèi)的被層壓殼的厚度方向的側(cè)面彼此夾持的區(qū)域)發(fā)生屈曲的問題。本申請發(fā)明者們經(jīng)過對電極組內(nèi)發(fā)生屈曲的主要原因進行積極探索，得出如下結(jié)論。如果正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹從而導(dǎo)致電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力，則由于正極不能追隨負極的變形而發(fā)生變形，因而正極發(fā)生斷裂(即，正極屈曲)。考慮到上述情況，本發(fā)明的目的在于，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，通過使正極能夠追隨負極的變形而發(fā)生變形，也能防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。用于解決問題的手段為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池為扁平型的二次電池，其特征在于，其在由層壓膜形成的層壓殼內(nèi)封入有電極組，所述電極組具有在正極集電體上形成有包含正極活性物質(zhì)和粘合劑的正極合劑層的正極、負極、和多孔質(zhì)絕緣層，層壓殼具有容納電極組的容納部、層壓膜彼此相互熔合而成的熔合部、以及設(shè)置于容納部與熔合部之間的層壓膜彼此相互不熔合的非熔合部，正極的拉伸伸長率為3. 0%以上。根據(jù)本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池，在層壓殼的容納部與層壓殼的熔合部之間設(shè)有非熔合部。由此，能夠在層壓殼內(nèi)設(shè)置可使電極組在寬度方向膨脹的空隙部。所以，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，由于能夠使電極組不在厚度方向、而是在寬度方向優(yōu)先發(fā)生膨脹，因此也能夠抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力。與此同時，正極的拉伸伸長率提高到3.0%以上。由此，即使在電極組內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力， 也能夠使正極追隨負極的變形而發(fā)生變形。所以，由于能抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力，并且，使正極追隨負極的變形而發(fā)生變形，因此能夠防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池中，負極的拉伸伸長率優(yōu)選為3.0%以上，多孔質(zhì)絕緣層的拉伸伸長率優(yōu)選為3. 0%以上。本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池中，正極優(yōu)選為對涂布有包含正極活性物質(zhì)的正極合劑漿料并使其干燥了的正極集電體進行軋制之后，在規(guī)定溫度下對涂布有正極合劑漿料并使其干燥了的正極集電體進行了熱處理而得到的正極。在本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池中，正極集電體優(yōu)選含鐵且主要含鋁。這樣，能夠在軋制后實施熱處理時抑制由于熔融的粘合劑將正極活性物質(zhì)覆蓋。本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池中，正極集電體中所含有的鐵量優(yōu)選為1. 20 重量％以上且1. 70重量％以下。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面所涉及的電池包的特征在于，其具備本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池、容納二次電池的包殼，包殼具有設(shè)置在層壓殼的厚度方向的側(cè)面與包殼之間并沿厚度方向擠壓層壓殼的中央部的擠壓部，并在包殼的寬度方向的側(cè)面與層壓殼之間設(shè)置有空間部。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個方面所涉及的電池包，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，也能夠抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力，而且，即使電極組內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，由于使正極能夠追隨負極的變形而發(fā)生變形，因此也能夠防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。此外，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，也可以通過擠壓部沿厚度方向擠壓層壓殼的中央部。所以，由于能夠使電極組優(yōu)先通過寬度方向發(fā)生膨脹，因此能夠進一步抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力。所以，能夠進一步防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池的制造方法為扁平型的二次電池的制造方法，其特征在于，所述二次電池在由層壓膜形成的層壓殼內(nèi)封入有電極組，所述電極組具有在正極集電體上形成有包含正極活性物質(zhì)和粘合劑的正極合劑層的正極、負極、和多孔質(zhì)絕緣層，所述制造方法具備下述工序準備正極的工序(a)；準備負極的工序(b)；在工序(a)和工序(b)之后，在正極和負極之間隔著多孔質(zhì)絕緣層卷繞或?qū)盈B正極和負極以構(gòu)成電極組的工序(c)；在工序(c)之后，將電極組封入到層壓殼內(nèi)的工序(d)， 并且，工序(a)包括將包含正極活性物質(zhì)的正極合劑漿料涂布在正極集電體上并使其干燥的工序(al)、對涂布有正極合劑漿料并使其干燥了的正極集電體進行軋制的工序(a2)、在工序(a2)之后，在規(guī)定溫度下對涂布有正極合劑漿料并使其干燥了的正極集電體實施熱處理，由此將正極的拉伸伸長率提高到3.0%以上的工序(a3)，工序(d)包括將層壓膜彼此相互重合以使得電極組被容納到容納部內(nèi)的工序(dl)、對層壓膜彼此相互重合的部分的周緣部進行加熱、熔合而形成熔合部，并且在容納部與熔合部之間形成非熔合部的工序(d2)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池的制造方法，能夠在容納部與熔合部之間設(shè)置層壓膜彼此相互不熔合的非熔合部。并且，通過在軋制后實施的熱處理，能夠?qū)⒄龢O的拉伸伸長率提高到3. 0%以上。本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池的制造方法中，規(guī)定溫度優(yōu)選高于正極集電體的軟化溫度。本發(fā)明的一個方面所涉及的二次電池的制造方法中，正極集電體優(yōu)選含有鐵且主
安3拓。
由于這樣一來能夠降低將正極的拉伸伸長率提高至3.0%以上所需的熱處理溫度、和/或縮短將正極的拉伸伸長率提高至3. 0%以上所需的熱處理時間，因此能夠抑制在軋制后實施熱處理時由于熔融的粘合劑將正極活性物質(zhì)覆蓋。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明所涉及的二次電池及其制造方法，在層壓殼的容納部與層壓殼的熔合部之間設(shè)置非熔合部。由此，能夠在層壓殼內(nèi)設(shè)置可使電極組在寬度方向發(fā)生膨脹的空隙部。所以，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，則由于能夠使電極組不在厚度方向而是在寬度方向優(yōu)先發(fā)生膨脹，因此也能夠抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力。并且，將正極的拉伸伸長率提高到3.0%以上。由此，即使在電極組內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，也能夠使正極追隨負極的變形而發(fā)生變形。所以，由于能夠抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力、并且能夠使正極追隨負極的變形而發(fā)生變形，因此能夠防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。此外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的電池包，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，也能夠通過擠壓部沿厚度方向擠壓層壓殼的中央部。所以，由于能夠使電極組優(yōu)先通過寬度方向發(fā)生膨脹，因此能夠進一步抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力。所以，能夠進一步防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。


圖1是示出本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池的構(gòu)成的立體圖。圖2是示出本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池的構(gòu)成的剖視圖。圖3是示出電極組的構(gòu)成的放大剖視圖。圖4是示出本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池的制造方法的立體圖。圖5是示出本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池的制造方法的剖視圖。圖6(a)和圖6(b)是示出層壓膜的構(gòu)成的放大剖視圖。圖7是示出由于在寬度方向優(yōu)先發(fā)生膨脹的電極組，層壓殼發(fā)生變形的狀態(tài)的剖視圖。圖8是示出本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池包的構(gòu)成的剖視圖。圖9是示出本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池包的制造方法的剖視圖。圖10是示出本發(fā)明的第2實施方式的其他例子所涉及的電池包的構(gòu)成的剖視圖。圖11是示出現(xiàn)有的二次電池的構(gòu)成的剖視圖。
具體實施例方式如上所述，本申請發(fā)明者們經(jīng)過對電極組內(nèi)發(fā)生屈曲的主要原因進行積極探索， 得出如下結(jié)論。如果正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹從而導(dǎo)致電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力，則由于正極不能追隨負極的變形而發(fā)生變形，因而正極發(fā)生斷裂(即，正極屈曲)。因此，為了防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲重要的是，a)必須抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力，從而使電極組在除厚度方向以外的方向(例如寬度方向)優(yōu)先發(fā)生膨脹。因此，本申請發(fā)明者們經(jīng)過對使電極組在寬度方向優(yōu)先發(fā)生膨脹的方式進行積極探索，得出如下結(jié)論。在封入有電極組的層壓殼中的熔合部與容納層壓殼中的電極組的容納部之間，設(shè)置層壓膜彼此不熔合的非熔合部。由此，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，也能夠使電極組在寬度方向優(yōu)先膨脹，抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力。另外，為了防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲重要的是，b)必須使正極追隨負極的變形而發(fā)生變形，且使施加有應(yīng)力的正極容易發(fā)生變形。本申請發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，通過將正極的拉伸伸長率提高到規(guī)定比率(具體為例如3.0%)以上，即使電級組內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力而對正極施加應(yīng)力，也能夠使正極追隨負極的變形而發(fā)生變形。其中，“正極的拉伸伸長率”是指相對于拉伸之前的正極，即將斷裂之前的正極伸長的比例(換而言之，施加有拉伸應(yīng)力的正極未發(fā)生斷裂而變形的比例)。如上所述，本發(fā)明是在層壓殼內(nèi)封入電極組的二次電池中，A)在層壓殼中的熔合部與層壓殼中的容納部之間，設(shè)置層壓膜彼此不熔合的非熔合部，并且，B)將正極的拉伸伸長率提高到3. 0%以上。由此，能夠防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。另外，為了實現(xiàn)即使伴隨著反復(fù)充放電而在二次電池內(nèi)產(chǎn)生氣體也能夠防止氣體進入正極和負極之間而產(chǎn)生空隙的目的，還提出了在層壓殼中的覆蓋電極組的部分與層壓殼中的熔合部分之間設(shè)置非熔合部的二次電池(例如參照專利文獻1)。在專利文獻1所記載的技術(shù)中，即使伴隨著反復(fù)充放電而在二次電池內(nèi)產(chǎn)生氣體，由于氣體流入到層壓殼中的非熔合部，因此也能夠防止氣體進入正極和負極之間而產(chǎn)生空隙。但是，本案申請人經(jīng)過對二次電池由于擠壓破壞而被破壞時電池內(nèi)部發(fā)生短路的主要原因進行探索，得出如下結(jié)論。由于在構(gòu)成電極組的正極、負極、和隔膜中，拉伸伸長率最小的正極優(yōu)先發(fā)生斷裂，因此正極的斷裂部會穿破隔膜，導(dǎo)致正極與負極發(fā)生短路，從而在電池內(nèi)部發(fā)生短路。因此，本案申請人經(jīng)過對提高正極的拉伸伸長率的方法進行積極探索，得出如下結(jié)論。在正極集電體上，對涂布有正極合劑漿料并使其干燥了的正極集電體進行軋制之后， 通過在高于正極集電體的軟化溫度的溫度下對涂布有正極合劑漿料并使其干燥了的正極集電體實施熱處理，能夠提高正極的拉伸伸長率。本申請發(fā)明人基于上述發(fā)現(xiàn)，在日本特愿2007-323217號(PCT/JP2008/002114) 的申請說明書中公開了通過將正極的拉伸伸長率提高到規(guī)定比率以上來防止由于擠壓破壞而被破壞的電池內(nèi)部發(fā)生短路的技術(shù)。在日本特愿2007-323217號所公開的技術(shù)中，通過將正極的拉伸伸長率提高到3. 0%以上，即使電池由于擠壓破壞而被破壞，由于正極不會優(yōu)先斷裂，因此也能夠防止電池內(nèi)部發(fā)生短路。下面，分別對軋制后未經(jīng)熱處理的正極、以及軋制后經(jīng)過熱處理的正極的各自的拉伸伸長機理進行探討。在對軋制后未實施熱處理的正極進行拉伸伸長時，在正極合劑層中發(fā)生大的裂紋，同時，正極發(fā)生斷裂?？梢哉J為其主要原因如下。隨著正極伸長，正極合劑層中所產(chǎn)生的拉伸伸長應(yīng)力增加，從而實施在正極集電體上的拉伸應(yīng)力增加。如果正極合劑層中發(fā)生大的裂紋，則施加在正極集電體上的拉伸應(yīng)力會集中在發(fā)生較大裂紋的部位。因此，在發(fā)生裂紋的同時，正極集電體發(fā)生斷裂，進而，正極發(fā)生斷裂。另一方面，在對軋制后實施了熱處理的正極進行拉伸伸長時，正極合劑層上發(fā)生大量微小裂紋，并且正極繼續(xù)伸長，然后正極發(fā)生斷裂。可以認為其主要原因如下。施加于正極集電體上的拉伸應(yīng)力分散在發(fā)生大量微小裂紋的部位。因此，裂紋的發(fā)生對正極集電體造成的影響小，在發(fā)生裂紋的同時，正極集電體不會發(fā)生斷裂。因此，在發(fā)生裂紋后，正極也繼續(xù)伸長，當(dāng)分散了的拉伸應(yīng)力的大小超過一定大小X時，正極集電體發(fā)生斷裂，進而， 正極發(fā)生斷裂。其中，“一定大小X”是指在兩個面上形成有發(fā)生大量微小裂紋的正極合劑層的正極集電體發(fā)生斷裂所必需的大小。例如，“一定大小X”是指接近只對正極集電體進行拉伸伸長時正極集電體發(fā)生斷裂所必需的大小的大小。這樣，由于軋制后未實施熱處理的正極與軋制后實施了熱處理的正極在拉伸伸長的機理上不同，因此與軋制后未實施熱處理的正極相比，軋制后實施了熱處理的正極的拉伸伸長率變高。另外，由上述可知，由于正極是在正極集電體的兩個面上形成有正極合劑層的構(gòu)成，因此正極的拉伸伸長率并不只被正極集電體的拉伸伸長率限制。另外，本案申請人發(fā)現(xiàn)，以提高正極的拉伸伸長率為目的實施的熱處理必須在軋制之后實施。雖然即使在軋制之前實施熱處理，也可以在實施熱處理時，提高正極的拉伸伸長率，但在隨后進行軋制時會降低正極的拉伸伸長率，因而最終無法提高正極的拉伸伸長率。另外，本案申請人經(jīng)過對軋制之后實施的熱處理進行積極探索，得出如下結(jié)論。在熱處理溫度高時、和/或熱處理的時間長時，通過高溫的熱處理和/或長時間的熱處理，雖然能夠?qū)⒄龢O的拉伸伸長率提高到規(guī)定比率以上，但在熱處理時，會發(fā)生由于熔融的粘合劑將正極活性物質(zhì)覆蓋，因此導(dǎo)致電池容量降低的新問題。因此，本案申請人經(jīng)過對降低熱處理溫度、和/或縮短熱處理時間的方法反復(fù)進行積極探索，得出如下結(jié)論。通過使用含有鐵且主要含鋁的正極集電體作為正極集電體，能夠降低將正極的拉伸伸長率提高到規(guī)定比率以上所需的熱處理溫度、和/或縮短將正極的拉伸伸長率提高到規(guī)定比率以上所需的熱處理時間。本案申請人基于上述發(fā)現(xiàn)，在日本特愿2007-323217號的申請說明書中公開了通過使用含有鐵且主要含鋁的正極集電體作為正極集電體，能夠抑制由于熱處理時熔融的粘合劑將正極活性物質(zhì)覆蓋，并且將正極的拉伸伸長率提高到規(guī)定比率以上的技術(shù)。 下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。(第1實施方式)下面，參照圖1 圖3對本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池進行說明。圖 1是示出本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池的構(gòu)成的立體圖。圖2是示出本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池的構(gòu)成的剖視圖，具體來說，是沿圖1中所示的II-II線的剖視圖。其中，本申請說明書中出現(xiàn)的“軸方向”是指，在正極和負極隔著多孔質(zhì)絕緣層卷繞而成的電極組中卷繞軸延伸的方向?！昂穸确较颉笔侵福谝贿叺倪呴L短于另一邊的邊長的扁平型的二次電池中短邊延伸的方向。另外，“寬度方向”是指，在扁平型的二次電池中長邊延伸的方向。如圖1所示，電極組1封入由層壓膜7、8形成的層壓殼9內(nèi)，從而構(gòu)成二次電池 10。如圖1所示，電極組1被容納在由設(shè)置在層壓膜7上的凸部7a、及設(shè)置在層壓膜8上的凹部8a形成的容納部(參照圖2 :9a)內(nèi)。如圖2所示，層壓殼9被熔合部9b密封，所述熔合部％是層壓膜(參照圖1 :7)的周緣部與層壓膜(參照圖1 :8)的周緣部相互熔合而成的。
如圖2所示，層壓殼9在容納電極組1的容納部9a與層壓膜彼此相互熔合而成的熔合部9b之間具有層壓膜彼此相互不熔合的非熔合部9c。電極組1由正極和負極隔著位于它們之間的隔膜(多孔質(zhì)絕緣層)卷繞而形成。 如圖1所示，在正極上安裝有正極引線加、在負極上安裝有負極引線3a。在正極、負極引線 2a、3a上安裝有極耳膜5、6。極耳膜5、6介于層壓膜7的周緣部與層壓膜8的周緣部之間， 并熔合在層壓膜7、8上。另外，雖然在圖1中簡略地圖示了電極組1，但如圖3所示，電極組1具有具有在兩個面上形成有正極合劑層2B的正極集電體2A的正極2 ；具有在兩個面上形成有負極合劑層3B的負極集電體3A的負極3 ；介于正極2和負極3之間的隔膜4。圖3是示出圖1所示的電極組的構(gòu)成的放大剖視圖。正極2是軋制后實施了熱處理的正極。另外，正極2的拉伸伸長率為3. 0%以上。正極集電體2A含有鐵且主要含鋁。正極集電體2A中所含有的鐵量優(yōu)選為1. 20 重量％以上且1. 70重量％以下。其中，作為“含有鐵且主要含鋁”的正極集電體，是含有鐵作為副成分且含有鋁作為主成分、且含鋁多于含鐵的正極集電體。負極3的拉伸伸長率為3. 0%以上，隔膜4的拉伸伸長率為3. 0%以上。<拉伸伸長率>拉伸伸長率的測定方法具體舉例來說如下所述。在使用正極制作的寬度為15mm、 長度為20mm的測定用正極中，將測定用正極的一端固定，而以20mm/min的速度沿長度方向拉伸測定用正極的另一端，測定即將斷裂之前測定用正極的長度，由拉伸前的測定用正極的長度(即，20mm)和即將斷裂之前的測定用正極的長度求出拉伸伸長率。另外，構(gòu)成正極2的正極合劑層2B包含正極活性物質(zhì)、粘合劑、和導(dǎo)電劑等。作為正極活性物質(zhì)、粘合劑、和導(dǎo)電劑的各種材料，可以使用公知的材料。另外，作為構(gòu)成負極3 的負極集電體3A的材料，可以使用公知的材料。構(gòu)成負極3的負極合劑層:3B包含負極活性物質(zhì)、粘合劑、和導(dǎo)電劑等。作為負極活性物質(zhì)、粘合劑、和導(dǎo)電劑的各材料，可以使用公知的材料。另外，作為隔膜4的材料，可以使用公知的材料。下面，參照圖4 圖5，對本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池的制造方法進行說明。圖4 圖5是示出本發(fā)明的第1實施方式所涉及的二次電池的制造方法的圖。正極的制作首先，調(diào)制包含正極活性物質(zhì)、粘合劑、和導(dǎo)電劑等的正極合劑漿料。接著，將正極合劑漿料涂布在正極集電體上，并使其干燥。接著，對涂布有正極合劑漿料并使其干燥了的正極集電體進行軋制，得到規(guī)定厚度的正極用板。接著，在規(guī)定溫度下對正極用板(即，經(jīng)軋制的、且涂布有正極合劑漿料并使其干燥了的正極集電體)實施熱處理。接著，將正極用板剪裁成規(guī)定寬度、規(guī)定長度，制作規(guī)定厚度、規(guī)定寬度、規(guī)定長度的正極。其中，規(guī)定溫度為高于正極集電體的軟化溫度的溫度。另外，規(guī)定溫度優(yōu)選為低于粘合劑的分解溫度的溫度。負極的制作首先，調(diào)制包含負極活性物質(zhì)、和粘合劑等的負極合劑漿料。接著，將負極合劑漿料涂布在負極集電體上，并使其干燥。接著，對涂布有負極合劑漿料并使其干燥了的負極集電體進行軋制，得到規(guī)定厚度的負極用板。接著，將負極用板剪裁成規(guī)定寬度、規(guī)定長度，制作規(guī)定厚度、規(guī)定寬度、規(guī)定長度的負極。二次電池的制作如圖4所示，首先，準備安裝有由PP(聚丙烯)形成的極耳膜5、6的正極、負極引線加、3&接著，在正極集電體(參照圖3 :2A)上安裝正極引線加、在負極集電體上(參照圖3 :3A)安裝負極引線3a。接著，將正極(參照圖3 2)和負極(參照圖3 3)隔著位于它們之間的隔膜(參照圖3 4)卷繞，構(gòu)成電極組1。另一方面，如圖4所示，例如通過熱成形而在層壓膜7上設(shè)置凸部7a、在層壓膜8 上設(shè)置凹部8a。接著，如圖5所示，以使電極組1被容納到由凸部7a和凹部8a形成的容納部9a 內(nèi)的方式，使層壓膜7與層壓膜8相互重合。這時，雖然省略了圖示說明，但以使安裝有正、 負極引線的極耳膜(參照圖4:5、6)介于層壓膜7的周緣部與層壓膜8的周緣部之間的方式，使層壓膜7與層壓膜8相互重合。另外，雖然在圖4中簡略地圖示了層壓膜7，但是，如圖6 (a)所示，層壓膜7具有金屬薄膜7y、通過粘接劑貼合在金屬薄膜7y的下表面(S卩，電極組一側(cè)的表面)上的樹脂薄膜7x、通過粘接劑貼合在金屬薄膜7y的上表面上的樹脂薄膜7z。金屬薄膜7y例如由厚度為40 μ m的Al箔形成。樹脂薄膜7x例如由厚度為30 μ m的PP形成。樹脂薄膜7z例如由厚度為25 μ m的尼龍形成。包含樹脂薄膜7x、金屬薄膜7y和樹脂薄膜7z、且包含粘接樹脂薄膜7x和金屬薄膜7y的粘接劑(圖中未示出)以及粘接金屬薄膜7y和樹脂薄膜7z的粘接劑(圖中未示出)的層壓膜7的總膜厚例如為120 μ m。圖6 (a)是示出圖4所示的層壓膜7的構(gòu)成的放大剖視圖。另外，層壓膜8具有與層壓膜7相同的構(gòu)成。如圖6(b)所示，層壓膜8具有金屬薄膜8y、通過粘接劑貼合在金屬薄膜8y的上表面(S卩，電極組一側(cè)的表面)上的樹脂薄膜 8x、通過粘接劑貼合在金屬薄膜8y的下表面上的樹脂薄膜8z。金屬薄膜8y具有與金屬薄膜7y相同的構(gòu)成，例如由厚度為40 μ m的Al箔形成。樹脂薄膜8x具有與樹脂薄膜7x相同的構(gòu)成，例如由厚度為30 μ m的PP形成。樹脂薄膜8z具有與樹脂薄膜7z相同的構(gòu)成， 例如由厚度為25μπι的尼龍形成。層壓膜8的總膜厚為例如120 μ m。圖6 (b)是示出圖4 所示的層壓膜8的構(gòu)成的放大剖視圖。接著，如圖5所示，例如使用電熱式加熱器H，在190°C下，對層壓膜7與層壓膜8 相互重合的部分的周緣部加熱5秒，形成層壓膜7、8彼此相互熔合而成的熔合部(參照圖 2 %)。與此同時，在容納部(參照圖2 :9a)與熔合部之間，形成層壓膜7、8彼此相互不熔合的非熔合部(參照圖2 :9c)。此時，雖然省略了圖示說明，但介于層壓膜7的周緣部與層壓膜8的周緣部之間的極耳膜(參照圖4 5,6)熔合在層壓膜7、8上。其中，在層壓膜7和層壓膜8相互重合的部分中，被加熱的部分(S卩，周緣部、形成有熔合部的部分)的寬度方向的長度L為例如長度L =正極的拉伸伸長率X電極組的寬度。通過上述方法，制作在由層壓膜7、8形成的層壓殼9內(nèi)封入電極組1的二次電池 (參照圖2:10)。根據(jù)本實施方式，在層壓殼9中的容納部9a與層壓殼9中的熔合部9b之間設(shè)有非熔合部9c。由此，能夠在層壓殼9內(nèi)設(shè)置可使電極組1在寬度方向發(fā)生膨脹的空隙部。因此，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，如圖7所示，由于能夠使電極組1不是在厚度方向而是在寬度方向優(yōu)先發(fā)生膨脹，因此能夠抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力。與此同時，將正極的拉伸伸長率提高到3. 0%以上。由此，即使在電極組內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，也能夠使正極追隨負極的變形而發(fā)生變形。所以，由于能夠抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力，并且還能夠使正極追隨負極的變形而發(fā)生變形，因此能夠防止在電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。另外，圖7是示出由于在寬度方向優(yōu)先發(fā)生膨脹的電極組，層壓殼發(fā)生變形的狀態(tài)的剖視圖。進而，通過使用拉伸伸長率提高到3.0%以上的正極作為正極，即使二次電池由于擠壓破壞而被破壞，由于正極不會優(yōu)先發(fā)生斷裂，因此能夠防止電池內(nèi)部發(fā)生短路。其中，與正極一樣，負極和隔膜的拉伸伸長率也優(yōu)選為3. 0%以上。其理由如下所述。首先例如，即使正極和隔膜的拉伸伸長率為3.0%以上，如果負極的拉伸伸長率低于 3.0%，則電池由于擠壓破壞而被破壞時，負極優(yōu)先發(fā)生斷裂，電池內(nèi)部發(fā)生短路。其次例如，即使正極和負極的拉伸伸長率為3.0%以上，如果隔膜的拉伸伸長率低于3.0%，則電池由于擠壓破壞而被破壞時，隔膜優(yōu)先發(fā)生斷裂，電池內(nèi)部發(fā)生短路。進而，通過使用含鐵且主要含鋁的正極集電體作為正極集電體，能夠降低將正極的拉伸伸長率提高到3. 0%以上所需的熱處理溫度、和/或縮短將正極的拉伸伸長率提高到3. 0%以上所需的熱處理時間，因此在軋制之后實施熱處理時，能夠抑制由于熔融的粘合劑將正極活性物質(zhì)覆蓋。另外，在本實施方式中，雖然以在熱處理時抑制由于熔融的粘合劑將正極活性物質(zhì)覆蓋為目的而在具體實例中列舉了使用含鐵且主要含鋁的正極集電體作為正極集電體的情形而進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如，也可以使用不含鐵而由高純度鋁形成的正極集電體作為正極集電體。另外，在本實施方式中，雖然在具體實例中列舉了使用正極和負極隔著隔膜卷繞而成的電極組作為電極組的情形而進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如，也可以使用正極和負極隔著隔膜層疊而成的電極組作為電極組。另外，作為本發(fā)明所實現(xiàn)的效果，雖然如上所述，特別列舉出了除了為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的的效果之外，還具有能夠防止由于擠壓破壞而被破壞的電池內(nèi)部發(fā)生短路的效果，但作為其他的效果，可以列舉出例如防止混入異物的電池內(nèi)部發(fā)生短路的效果、或者當(dāng)正極和負極隔著隔膜卷繞(或?qū)盈B)時，防止正極斷裂的效果等。(第2實施方式)下面，參照圖8，對本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池包進行說明。圖8是示出本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池包的構(gòu)成的剖視圖。本實施方式所涉及的電池包是將第1實施方式所涉及的二次電池容納到包殼內(nèi)而成的電池包。如圖8所示，層壓殼9內(nèi)封入有電極組1的二次電池10被容納在包殼11內(nèi)，構(gòu)成電池包13。包殼11具有擠壓部11a、11b，所述擠壓部IlaUlb設(shè)置于層壓殼9的厚度方向的側(cè)面與包殼11之間，沿厚度方向擠壓層壓殼9的中央部。在包殼11的寬度方向的側(cè)面與層壓殼9之間設(shè)有空間部12。其中，設(shè)置空間部12的理由如下所述。如圖7所示，當(dāng)電極組1在寬度方向優(yōu)先發(fā)生膨脹時，非熔合部9c擠壓到空間部12內(nèi)，非熔合部9c中的層壓膜彼此相互分離，從而能夠使層壓殼9變形。下面，參照圖9對本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池包的制造方法進行說明。圖 9是示出本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池包的制造方法的剖視圖。首先，通過與第1實施方式相同的方法，制作二次電池10.接著，如圖9所示，通過例如樹脂成型、或金屬成型而形成擠壓部IlaUlb被一體化而形成的殼部11A、11B。接著，粘接殼部IlA和殼部11B，以使二次電池10被容納于形成在殼部IlA和殼部 IlB之間的容納部內(nèi)。這時，二次電池10被夾持在擠壓部Ila和擠壓部lib之間。這樣，制作二次電池10被容納于由殼部IlAUlB形成的包殼11內(nèi)的電池包13。根據(jù)本實施方式，能夠獲得與第1實施方式相同的效果。另外，即使正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹，也可以通過擠壓部IlaUlb沿厚度方向擠壓層壓殼9的中央部。因此，與第1實施方式相比，能夠使電極組1優(yōu)先通過寬度方向發(fā)生膨脹，因此能夠進一步抑制電極組內(nèi)在厚度方向產(chǎn)生應(yīng)力。所以，能夠進一步防止電極組內(nèi)發(fā)生屈曲。另外，在本實施方式中，雖然在具體實例中列舉了形成擠壓部IlaUlb被一體化而形成的殼部IlAUlB的情形而進行了說明，但是本發(fā)明并不限于此。例如，也可以在形成殼部之后，另外在殼部上形成擠壓部。另外，在本實施方式中，雖然在具體實例中列舉了在層壓殼9中的熔合部9b與非熔合部9c之間沒有折彎的情況下將二次電池10容納在包殼11內(nèi)的情形而進行了說明，但是本發(fā)明并不限于此。例如，如圖10所示，也可以在層壓殼9中的熔合部9b與非熔合部9c之間被折彎的情況下將二次電池10容納在包殼Ilx中。在這種情形下，可以將包殼IlX的寬度方向的寬度Wllx(參照圖10)設(shè)為小于包殼11的寬度方向的寬度Wll (參照圖8)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電池包13x的小型化。下面，關(guān)于正極的拉伸伸長率與由于擠壓破壞而被破壞的電池內(nèi)部發(fā)生短路之間的關(guān)系，在表1中示出。表1示出了電池1 5的各自的正極的拉伸伸長率、和擠壓破壞實驗結(jié)果(即，短路深度)。電池1 4為使用含鐵且主要含鋁的正極集電體作為正極集電體、并使用在軋制后在同一溫度(具體來說為280°C )下、不同熱處理時間(電池1 :10秒，電池2 20秒；電池3 120秒，電池4 180秒)的期間實施了熱處理的正極作為正極的電池。另一方面，電池5為使用含鐵且主要含鋁的正極集電體作為正極集電體、且使用在軋制之后未實施熱處理的正極的電池。[表1]
權(quán)利要求
1.一種二次電池，其特征在于，其為扁平型的二次電池，其在由層壓膜形成的層壓殼內(nèi)封入有電極組，所述電極組具有在正極集電體上形成有包含正極活性物質(zhì)和粘合劑的正極合劑層的正極、負極、和多孔質(zhì)絕緣層，所述層壓殼具有容納所述電極組的容納部、所述層壓膜彼此相互熔合而成的熔合部、以及設(shè)置于所述容納部與所述熔合部之間的、所述層壓膜彼此相互不熔合的非熔合部，所述正極的拉伸伸長率為3.0%以上。
2.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述負極的拉伸伸長率為3.0%以上， 所述多孔質(zhì)絕緣層的拉伸伸長率為3. 0%以上。
3.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述正極為對涂布有包含所述正極活性物質(zhì)的正極合劑漿料并使其干燥了的所述正極集電體進行軋制之后，在規(guī)定溫度下對涂布有所述正極合劑漿料并使其干燥了的所述正極集電體進行了熱處理而得到的正極。
4.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述正極集電體含鐵且主要含鋁。
5.如權(quán)利要求4所述的二次電池，其特征在于，所述正極集電體中所含有的鐵量為 1. 20重量％以上且1. 70重量％以下。
6.一種電池包，其特征在于，具備 權(quán)利要求1所述的二次電池、 容納所述二次電池的包殼，所述包殼具有設(shè)置在所述層壓殼的厚度方向的側(cè)面與所述包殼之間并沿厚度方向擠壓所述層壓殼的中央部的擠壓部，并在所述包殼的寬度方向的側(cè)面與所述層壓殼之間設(shè)置有空間部。
7.一種二次電池的制造方法，其特征在于，其為扁平型的二次電池的制造方法，所述扁平型的二次電池在由層壓膜形成的層壓殼內(nèi)封入有電極組，所述電極組具有在正極集電體上形成有包含正極活性物質(zhì)和粘合劑的正極合劑層的正極、負極、和多孔質(zhì)絕緣層，所述制造方法具備下述工序準備所述正極的工序(a)； 準備所述負極的工序(b)；在所述工序(a)和所述工序(b)之后，在所述正極和所述負極之間隔著所述多孔質(zhì)絕緣層卷繞或?qū)盈B所述正極和所述負極以構(gòu)成所述電極組的工序(c)；在所述工序(c)之后，將所述電極組封入到所述層壓殼內(nèi)的工序(d)， 并且，所述工序(a)包括將包含所述正極活性物質(zhì)的正極合劑漿料涂布在所述正極集電體上并使其干燥的工序(al)、對涂布有所述正極合劑漿料并使其干燥了的所述正極集電體進行軋制的工序(a2)、 在所述工序(a》之后，在規(guī)定溫度下對涂布有所述正極合劑漿料并使其干燥了的所述正極集電體實施熱處理，由此將所述正極的拉伸伸長率提高到3. 0%以上的工序(a3)， 所述工序(d)包括將層壓膜彼此相互重合以使所述電極組被容納到容納部內(nèi)的工序(dl)、 對所述層壓膜彼此相互重合的部分的周緣部進行加熱、熔合而形成熔合部，并且在所述容納部與所述熔合部之間形成非熔合部的工序(d2)。
8.如權(quán)利要求7所述的二次電池的制造方法，其特征在于，所述規(guī)定溫度高于所述正極集電體的軟化溫度。
9.如權(quán)利要求7所述的二次電池的制造方法，其特征在于所述正極集電體含有鐵且主要含有鋁。
全文摘要
本申請涉及一種扁平型的二次電池、具有該二次電池的電池包、以及該二次電池的制造方法，其中，該二次電池在由層壓膜形成的層壓殼內(nèi)封入有電極組，所述電極組具有在正極集電體上形成有包含正極活性物質(zhì)和粘合劑的正極合劑層的正極、負極、和多孔質(zhì)絕緣層。以往，當(dāng)正極和負極由于充放電而發(fā)生膨脹時，所述二次電池存在電池組內(nèi)發(fā)生屈曲的問題。本發(fā)明的所述二次電池中，通過在所述層壓殼內(nèi)設(shè)置容納所述電極組的容納部、所述層壓膜彼此相互熔合而成的熔合部、以及位于所述容納部與所述熔合部之間的所述層壓膜彼此相互不熔合的非熔合部，并將正極的拉伸伸長率控制在3.0％以上等方法，解決了上述問題。
文檔編號H01M4/66GK102265445SQ20098015220
公開日2011年11月30日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者佐藤俊忠, 村岡芳幸, 松本真美, 渡邊耕三 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社