非水電解液二次電池的制作方法
【專利摘要】提供了一種非水電解液二次電池，其是穩(wěn)定的并且難以受到振動和沖擊等的影響。非水電解液二次電池設(shè)置有：陰極電極部，其在正極集電體上形成正電極活性層；正電極，其具有與正極集電體一體制造的正極引出接頭，并通過與正電極部的周緣連接的彎曲部得到結(jié)合；負(fù)電極部，其在負(fù)極集電體上形成負(fù)電極活性層；負(fù)電極，其具有與負(fù)極集電體一體制造的負(fù)極引出接頭，并通過與負(fù)電極部的周緣連接的彎曲部得到接合；和分隔體，其置于正電極與負(fù)電極之間。正電極活性層形成在由正極引出接頭的兩側(cè)的彎曲部圍成的區(qū)域中。將正電極部垂直投射到負(fù)電極部的投影部分比起負(fù)電極活性層的外形存在于內(nèi)側(cè)。
【專利說明】非水電解液二次電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過以覆蓋材料密封電極層疊體而獲得的非水電解液二次電池，在所述電極層疊體中，正電極和負(fù)電極經(jīng)由分隔體而被層疊。
【背景技術(shù)】
[0002]通過經(jīng)由分隔體層疊正電極和負(fù)電極而獲得的非水電解液二次電池比如鋰離子電池可通過增加正電極和負(fù)電極的面積或增加待層疊的正電極和負(fù)電極的數(shù)量，而容易地增加每單位電池的容量，因此適宜被用作具有大充電/放電容量的電池。
[0003]在比如鋰離子電池等非水電解液二次電池中，正電極和負(fù)電極各自使用金屬箔作為集電體。具體地，在鋰離子電池中，正電極和負(fù)電極按如下方式制造:將通過混合顆?；钚圆牧?、導(dǎo)電材料、粘結(jié)劑等所獲得的漿料局部地涂布到帶狀金屬箔的表面上，接著進(jìn)行干燥，并將所得集電體切割成各自具有預(yù)定尺寸的塊體，使得引出接頭與其中沒有形成活性材料層的部分一體地形成。
[0004]正電極和負(fù)電極經(jīng)由分隔體被層疊或纏繞，并被容納在電池容器中。這時，由于集電體的厚度以及活性材料被涂布到集電體上的正電極和負(fù)電極中的每個的厚度小，所以重要的是防止集電體或電極發(fā)生破斷。此外，鋰離子電池需要防止正電極或負(fù)電極的位置發(fā)生偏移，以便防止鋰在電極上析出的枝晶的發(fā)生，或者防止正電極和負(fù)電極彼此直接接觸的短路的發(fā)生。
[0005]為了防止集電體箔的破斷，提出了一種非水電解液二次電池，其具有電池電極，其中連續(xù)曲線被形成為從引出接頭部分的周緣延伸到具有活性材料層的部分的周緣，以增加引出接頭與形成有電極活性材料層的部分之間的接合部分的強(qiáng)度，或者其中在角部處的毛刺或集電體箔破斷的發(fā)生得到防止(見專利文獻(xiàn)I)。
[0006]此外，為了防止層疊位置的偏移，提出了一種層疊式電池，其中在通過使用形成于電極或分隔體中的部分切割部分或折疊部分來確定層疊位置的同時，經(jīng)由分隔體層疊正電極和負(fù)電極(見專利文獻(xiàn)2)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[專利文獻(xiàn) I] JP11-016577A [專利文獻(xiàn) 2] JP2001-102050A。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的問題
如以上所描述的，在專利文獻(xiàn)I的提案中，通過形成從與比如鋰離子電池等非水電解液二次電池的正電極和負(fù)電極中的每個一體地形成的引出接頭部分的周緣延伸到具有活性材料層的部分的周緣的連續(xù)曲線，引出接頭電極與形成有電極活性材料層的部分之間的接合部分的強(qiáng)度能得到增加，或者角部中的集電體箔的破斷能得到防止。然而，當(dāng)強(qiáng)振動被反復(fù)地施加到電池時，電池電極的位置可能發(fā)生偏移而在正電極引出接頭與負(fù)電極之間引起短路，其進(jìn)而可能引起非常大的電流流動至不存在活性材料的部分。
[0009]此外，如以上所描述的，在專利文獻(xiàn)2的提案中，使用通過部分切割電極而獲得的部分會促進(jìn)電極的定位。然而，該構(gòu)造犧牲了電池容量，從而不利地影響電池特性。
[0010]本發(fā)明的一個目的是提供一種電池，其即使在強(qiáng)振動被反復(fù)地施加到電池時，也不太容易因偏移而引起比如正電極接頭與負(fù)電極之間的短路等問題。
[0011]解決問題的手段
本發(fā)明已經(jīng)被做出來解決上述問題，并且上述問題可通過這樣一種非水電解液二次電池得到解決，其包括:正電極部，其中正電極活性材料層形成在正極集電體上；正電極，其設(shè)置有正電極引出接頭，并且與所述正極集電體一體地形成，以便經(jīng)由與所述正電極部的周緣連續(xù)的彎曲部分連接至所述正電極部的周緣；負(fù)電極部，其中負(fù)電極活性材料層形成在負(fù)極集電體上；負(fù)電極，其設(shè)置有負(fù)電極引出接頭，并且與所述負(fù)極集電體一體地形成，以便經(jīng)由與所述負(fù)電極部的周緣連續(xù)的彎曲部分連接至所述負(fù)電極部的周緣；和分隔體，其介于所述正電極和負(fù)電極之間。至少在所述正電極引出接頭的兩側(cè)上形成正電極活性材料層，并且通過將所述正電極部垂直地投射到所述負(fù)電極部上而獲得的投影部分存在于所述負(fù)電極活性材料層的輪廓的內(nèi)側(cè)。
[0012]在本發(fā)明的非水電解液二次電池中，所述正電極活性材料層形成在所述正電極引出接頭的面向所述負(fù)電極的表面上。
[0013]在本發(fā)明的非水電解液二次電池中，所述彎曲部分相對于所述正電極引出接頭的引出方向及其垂直方向的長度具有Imm?IOmm的曲率半徑r。
[0014]本發(fā)明的非水電解液二次電池是通過經(jīng)由分隔體層疊多個正電極和多個負(fù)電極而獲得的層疊式電池。
[0015]在本發(fā)明的非水電解液二次電池中，位于所述負(fù)電極的負(fù)電極弓I出接頭被弓I出的那條邊的上端部中的負(fù)電極引出接頭的外側(cè)上端部定位在所述負(fù)電極引出接頭的內(nèi)側(cè)上端部上方。
[0016]注意，在本發(fā)明中，負(fù)電極引出接頭的外側(cè)上端部是指負(fù)電極引出接頭的位于正電極引出接頭相反側(cè)的部分，而負(fù)電極引出接頭的外側(cè)上端部是指負(fù)電極引出接頭的位于面向正電極引出接頭那側(cè)的部分。
[0017]在本發(fā)明的非水電解液二次電池中，所述彎曲部分是圓弧。
[0018]本發(fā)明的非水電解液二次電池是鋰離子二次電池。
[0019]注意:經(jīng)由與正電極部或負(fù)電極部的周緣連續(xù)的曲線連接至正電極部或負(fù)電極部的周緣的彎曲部分是指通過將正電極或負(fù)電極投射到與正極或負(fù)極集電體平行的表面上而獲得的投影平面形狀。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種非水電解液二次電池，其包括:正電極活性材料層形成在正極集電體上的正電極部，其中正電極活性材料層形成在由位于正電極引出接頭的兩側(cè)的彎曲部分環(huán)繞的區(qū)域中，所述正電極引出接頭與正極集電體一體地形成，以便經(jīng)由與正電極部的周緣連續(xù)的彎曲部分連接至正電極部的周緣，并且其中負(fù)電極活性材料層存在于通過將正電極部垂直地投射到負(fù)電極部上而獲得的投影部分處；負(fù)電極部，其中負(fù)電極活性材料層形成在負(fù)極集電體上；和負(fù)電極，其設(shè)置有負(fù)電極引出接頭，并與負(fù)極集電體一體地形成，以便經(jīng)由與負(fù)電極部的周緣連續(xù)的彎曲部分連接至負(fù)電極部的周緣。因此，正電極引出接頭和負(fù)電極引出接頭各自具有高強(qiáng)度。此外，正電極活性材料層形成在正電極引出接頭的面向負(fù)電極的表面上，使得即使由于振動等而發(fā)生大的偏移以使正電極引出接頭與負(fù)電極引出接頭接觸，比起正電極引出接頭與負(fù)電極引出接頭的負(fù)電極活性材料未涂布部分直接接觸的情況，短路電流也被降低，由此避免嚴(yán)重的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是用于說明本發(fā)明的非水電解液二次電池的一實(shí)施例的視圖，其中圖1A是前視圖，而圖1B是沿圖1A的線A-A’所取的剖視圖，以放大方式示出了層疊方向。
[0022]圖2是用于說明本發(fā)明的非水電解液二次電池的負(fù)電極和正電極的一個示例的視圖，其中圖2A是用于說明負(fù)電極的視圖，圖2B是用于說明正電極的視圖，圖2C是用于說明通過經(jīng)由分隔體層疊負(fù)電極和正電極而獲得的層疊體的視圖，而圖2D是用于說明電極層疊體的視圖。
[0023]圖3是用于說明本發(fā)明的電池電極的形狀的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將參考附圖來描述本發(fā)明。
[0025]圖1A和IB是用于說明本發(fā)明的非水電解液二次電池的一實(shí)施例的視圖。圖1A是前視圖，而圖1B是沿圖1A的線A-A’所取的剖視圖，其以放大方式示出了層疊方向。
[0026]非水電解液二次電池I包括通過經(jīng)由分隔體300層疊正電極100和負(fù)電極200而獲得的電極層疊體400。正電極引出接頭105和負(fù)電極引出接頭(未示出)沿相同方向被引出。
[0027]多個正電極引出接頭105彼此重疊，并在接合部分110通過超聲波接合與正電極接頭115接合。類似地，多個負(fù)電極引出接頭與負(fù)電極接頭215接合。以這種方式與電極層疊體400接合的正電極接頭115和負(fù)電極接頭215從膜狀覆蓋材料500的密封部分510被引出。
[0028]膜狀覆蓋材料可以由層疊體形成，其包括:被用于鋁箔的外表面?zhèn)鹊谋热缒猃埢蚓蹖Ρ蕉姿嵋叶减サ染哂袕?qiáng)度和耐熱性的材料；以及被用于鋁箔的內(nèi)表面的比如聚丙烯或聚乙烯等具有改善的熱粘合特性的材料。層疊式二次電池的覆蓋材料并不局限于如以上所描述的膜狀覆蓋材料，也可以使用金屬容器。
[0029]圖2A-2D是用于說明本發(fā)明的非水電解液二次電池的負(fù)電極和正電極的一個示例的視圖。
[0030]圖2A是用于說明負(fù)電極的視圖。
[0031]負(fù)電極按如下方式制造:將通過將吸收和釋放鋰離子的碳材料、比如碳黑等導(dǎo)電材料、比如聚偏二氟乙烯等粘結(jié)劑分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中所獲得的漿料負(fù)電極混合物間歇地涂布到由帶狀銅箔形成的負(fù)極集電體的兩個表面上，接著進(jìn)行干燥，使用滾壓機(jī)壓縮所得的負(fù)極集電體以進(jìn)行成形，并將獲得的負(fù)電極基材切割成各自具有預(yù)定尺寸的塊體。[0032]負(fù)電極200包括在電池反應(yīng)時發(fā)揮作用的負(fù)電極部210和與負(fù)電極基材的負(fù)極集電體201 —體地形成的負(fù)電極引出接頭205。負(fù)電極引出接頭205經(jīng)由與負(fù)電極部210的周緣連續(xù)的彎曲部分206a和206b在形成彎曲表面的同時連接至負(fù)電極部210的周緣。
[0033]圖2B是用于說明正電極的視圖。將通過將鋰錳復(fù)合氧化物、鋰鈷復(fù)合氧化物或鋰鎳復(fù)合氧化物、比如碳黑等導(dǎo)電材料、和比如聚偏二氟乙烯等粘結(jié)劑分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中所獲得的漿料正電極混合物間歇地涂布到由帶狀鋁箔形成的正極集電體的兩個表面上，接著進(jìn)行干燥，并使用滾壓機(jī)壓縮所得正極集電體以進(jìn)行成形來獲得正電極基材。
[0034]正電極100包括在電池反應(yīng)時發(fā)揮作用的正電極部120和與正電極基材的正極集電體101 —體地形成的正電極引出接頭105。正電極引出接頭105經(jīng)由與正電極部120的周緣連續(xù)的彎曲部分106a和106b連接至正電極部120的周緣。
[0035]正電極活性材料涂布部107形成在彎曲部分106a和106b之間，以便延伸直到面向負(fù)電極活性材料的部分。通過將正電極活性材料至少形成在彎曲部分106a和106b之間，能增加引出接頭與電極之間的邊界的強(qiáng)度。
[0036]形成在負(fù)電極引出接頭的兩側(cè)的彎曲部分以及形成在正電極引出接頭的兩側(cè)的彎曲部分各自具有Imm?IOmm更優(yōu)選為2mm?8mm的曲率半徑r。
[0037]當(dāng)曲率半徑小于Imm時，引出接頭與集電體之間的強(qiáng)度不充分，使得在正電極接頭和負(fù)電極接頭受到超聲波接合時可能不利地發(fā)生破斷。當(dāng)曲率半徑大于IOmm時,被涂布的活性材料的脫落量增多，這在某些使用條件下可能不利地導(dǎo)致與相反電極的短路。
[0038]接下來，如圖2C中示出的，通過將正電極100封裝到袋裝分隔體300中然后將封裝在分隔體300中的正電極100與負(fù)電極200層疊的方法，多個正電極100和多個負(fù)電極經(jīng)由分隔體300彼此層疊并通過粘結(jié)帶410 —體化。然后，多個正電極引出接頭通過比如超聲波接合等方法彼此接合，并且多個負(fù)電極引出接頭類似地彼此接合，由此可獲得電極層疊體400。
[0039]圖3是用于說明本發(fā)明的電池電極的電極引出接頭側(cè)的形狀的視圖。
[0040]優(yōu)選地，本發(fā)明的層疊體不具有左右對稱形狀。
[0041 ] 也就是說，在負(fù)電極200中，位于負(fù)電極弓丨出接頭205被弓丨出的那條邊的上端部中的負(fù)電極引出接頭的外側(cè)上端部206c相對于內(nèi)側(cè)上端部206d的上端的高度位置具有偏差D0
[0042]優(yōu)選地，該偏差D具有可被利用來進(jìn)行定位的大小，并且定位在分隔體的上端部的下方，以便防止活性材料由于脫落而與相反電極發(fā)生接觸。通過將從具有更大外部尺寸的電極引出的接頭的外側(cè)的高度做得更高，在電池層疊體被比如膜狀覆蓋材料等具有壓花形狀的構(gòu)件覆蓋時，電極層疊體的具有更高高度的部分與壓花表面抵接，從而防止覆蓋材料中的偏移。
[0043]以如以上所描述的方式制成的電極層疊體然后被膜狀覆蓋材料覆蓋或被容納在由金屬形成的電池容器中，并在注入電解液之后受到密封，由此完成電池的制造。
[0044]工業(yè)適用性
本發(fā)明的非水電解液二次電池包括:正電極部，其中正電極活性材料層形成在由位于正電極引出接頭的兩側(cè)的彎曲部分環(huán)繞的區(qū)域中，所述正電極引出接頭與正極集電體一體地形成，以便經(jīng)由與正電極部的周緣連續(xù)的彎曲部分連接至正電極部的周緣，并且其中負(fù)電極活性材料層存在于通過將正電極部垂直地投射到負(fù)電極部上而獲得的投影部分處；負(fù)電極部，其中負(fù)電極活性材料層形成在負(fù)極集電體上；和負(fù)電極，其設(shè)置有負(fù)電極引出接頭，并與負(fù)極集電體一體地形成，以便經(jīng)由與負(fù)電極部的周緣連續(xù)的彎曲部分連接至負(fù)電極部的周緣。因此，正電極引出接頭和負(fù)電極引出接頭各自具有高強(qiáng)度。此外，正電極活性材料層形成在正電極引出接頭的面向負(fù)電極的表面上，使得即使由于振動等而發(fā)生大的偏移以使正電極引出接頭與負(fù)電極引出接頭接觸，短路電流也被降低，由此避免嚴(yán)重的問題。
[0045]附圖標(biāo)記的說明
1:非水電解液二次電池
100:正電極
101:正極集電體
105:正電極引出接頭 106a、106b:彎曲部分 107:正電極活性材料涂布部 110:接合部分 120:正電極部
200:負(fù)電極
201:負(fù)極集電體 210:負(fù)電極部
205:負(fù)電極引出接頭 206a,206b:彎曲部分 206c:外側(cè)上端部 206d:內(nèi)側(cè)上端部 300:分隔體 400:電極層疊體 410:粘結(jié)帶 500:膜狀覆蓋材料 510:密封部分
【權(quán)利要求】
1.一種非水電解液二次電池，包括: 正電極部，其中正電極活性材料層形成在正極集電體上； 正電極，其設(shè)置有正電極引出接頭，并且與所述正極集電體一體地形成，以便經(jīng)由與所述正電極部的周緣連續(xù)的彎曲部分連接至所述正電極部的周緣； 負(fù)電極部，其中負(fù)電極活性材料層形成在負(fù)極集電體上； 負(fù)電極，其設(shè)置有負(fù)電極引出接頭，并且與所述負(fù)極集電體一體地形成，以便經(jīng)由與所述負(fù)電極部的周緣連續(xù)的彎曲部分連接至所述負(fù)電極部的周緣；和 分隔體，其介于所述正電極和負(fù)電極之間，其特征在于: 至少在所述正電極引出接頭的兩側(cè)上形成正電極活性材料層，并且 通過將所述正電極部垂直地投射到所述負(fù)電極部上而獲得的投影部分存在于所述負(fù)電極活性材料層的輪廓的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液二次電池，其特征在于: 所述正電極活性材料層形成在所述正電極引出接頭的面向所述負(fù)電極的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非水電解液二次電池，其特征在于: 所述彎曲部分相對于所述正電極引出接頭的引出方向及其垂直方向的長度具有Imm?IOmm的曲率半徑r。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的非水電解液二次電池，其特征在于:是通過經(jīng)由分隔體層疊多個正電極和多個負(fù)電極而獲得的層疊式電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的非水電解液二次電池，其特征在于: 位于所述負(fù)電極的負(fù)電極引出接頭被引出的那條邊的上端部中的負(fù)電極引出接頭的外側(cè)上端部定位在所述負(fù)電極引出接頭的內(nèi)側(cè)上端部上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的非水電解液二次電池,其特征在于: 所述彎曲部分是圓弧。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的非水電解液二次電池，其特征在于:是鋰離子二次電池。
【文檔編號】H01M10/0525GK103858254SQ201280042575
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】長谷川卓哉 申請人:Nec 能源元器件株式會社