鋰離子電池及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠抑制因金屬異物導(dǎo)致的內(nèi)部短路，實(shí)現(xiàn)可靠性提高、而且成本方面優(yōu)異的鋰離子電池及其制造技術(shù)。在實(shí)施方式1中，通過以使隔膜SP1和隔膜SP2粘接在正極PEL的兩面的方式構(gòu)成，在正極PEL與隔膜SP1、或者正極PEL與隔膜SP2之間不產(chǎn)生間隙。這樣，一體地形成正極PEL、隔膜SP1和隔膜SP2。此時(shí)，隔膜SP1(SP2)例如由含有粘合劑(粘結(jié)劑)、作為絕緣物質(zhì)的陶瓷和有機(jī)材料的材料構(gòu)成。
【專利說明】鋰離子電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及其制造技術(shù)，特別是涉及一種適用于具備正極、負(fù)極以及將正極與負(fù)極電分離的隔膜的鋰離子電池及其制造技術(shù)而有效的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為本【技術(shù)領(lǐng)域】的【背景技術(shù)】，有特開2006-139978號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)。在該專利文獻(xiàn)I中記載有正極或負(fù)極與隔膜一體化的例子。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:特開2006-139978號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的課題
[0007]伴隨便攜電子設(shè)備的發(fā)展，作為這些便攜電子設(shè)備的電力供給源，使用可重復(fù)充電的小型二次電池。其中，能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、同時(shí)自放電性低且工作電壓高的鋰離子電池備受關(guān)注。鋰離子電池由于具有上述的優(yōu)點(diǎn)，因此，多用于數(shù)碼相機(jī)、筆記本型個(gè)人電腦、手機(jī)等便攜電子設(shè)備。而且，近年來，作為電動(dòng)車用電池或電力貯藏用電池，能夠?qū)崿F(xiàn)高容量、高輸出且高能量密度的大型鋰離子電池的研究開發(fā)正在進(jìn)展。特別是在汽車產(chǎn)業(yè)中，為了對(duì)應(yīng)于環(huán)境問題，使用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的電動(dòng)車及使用發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))和電動(dòng)機(jī)兩者作為動(dòng)力源的混合動(dòng)力車的開發(fā)正在進(jìn)展。作為這種電動(dòng)車及混合動(dòng)力車的電源，鋰離子電池備受關(guān)注。但是，鋰離子電池由于工作電壓高、能量密度高，所以對(duì)于由內(nèi)部短路及外部短路等引起的異常發(fā)熱的充分的對(duì)策是必要的。
[0008]鋰離子電池例如具備有卷繞涂敷有正極活性物質(zhì)的正極板、涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極板和防止正極板與負(fù)極板接觸的隔膜而成的電極卷繞體。而且，在鋰離子電池中，該電極卷繞體被插入到外裝罐中，并且在外裝罐內(nèi)注入電解液。S卩，在鋰離子電池中，在金屬箔上涂敷有正極活性物質(zhì)的正極板和在金屬箔上涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極板被形成為帶狀，為了使形成為帶狀的正極板與負(fù)極板不直接接觸，夾著隔膜卷繞成截面螺旋狀，形成電極卷繞體。
[0009]這樣，將正極板、負(fù)極板和隔膜繞著軸芯卷繞而形成電極卷繞體，由于在通常的鋰離子電池中，正極板、負(fù)極板和隔膜以獨(dú)立部件(分離部件)構(gòu)成，因此，例如在正極板與隔膜之間存在間隙。而且，在鋰離子電池的制造工序中，在形成上述的卷繞體之前將正極板和負(fù)極板切割成規(guī)定的大小，而且還切割正極板和負(fù)極板，形成正極以及負(fù)極的集電片。而且，在形成上述的電極卷繞體之后，例如存在將形成在正極板上的正極集電片超聲波焊接在正極集電環(huán)上，并將形成在負(fù)極板上的負(fù)極集電片超聲波焊接在負(fù)極集電環(huán)上的工序。而且，電極卷繞體被插入外裝罐(容器)中，在該外裝罐中注入電解液之后，為了將外裝罐的內(nèi)部密閉，存在利用焊接等連接外裝罐與蓋的工序。[0010]具體而言，所謂正極集電片和正極集電環(huán)，進(jìn)行了在正極集電片上卷繞鋁帶、利用超聲波焊接將正極集電片連接到該鋁帶上。此時(shí)使用的超聲波焊接為通過使鋁帶與正極集電片摩擦引起的原子相互擴(kuò)散而連接鋁帶與正極集電片的工藝。因此，在利用超聲波焊接連接正極集電片與鋁帶的情況下，因鋁帶與正極集電片的相互摩擦而產(chǎn)生金屬異物(鋁)的可能性升高。同樣的現(xiàn)象在負(fù)極集電片與銅帶的連接中也會(huì)產(chǎn)生。即，利用超聲波焊接連接負(fù)極集電片與銅帶的情況下，因銅帶與負(fù)極集電片的相互摩擦而產(chǎn)生金屬異物(銅)的可能性升高。而且，在連接外裝罐與蓋的工序中使用的焊接(弧焊)中，例如容易產(chǎn)生焊接屑。
[0011]由以上的情況來看，由于在形成電極卷繞體的前后實(shí)施的工序，金屬異物侵入電極卷繞體的內(nèi)部的可能性升高。特別是在通常的鋰離子電池中，由于正極板、負(fù)極板和隔膜由不同部件構(gòu)成，因此，例如在正極板與隔膜之間存在間隙，上述的制造工序中產(chǎn)生的金屬異物容易侵入到該間隙中。這樣，如果金屬異物侵入到電極卷繞體的內(nèi)部，則侵入的金屬異物刺穿隔膜，正極與負(fù)極因金屬異物而短路，或者例如如果侵入到正極與隔膜的間隙的金屬異物附著在正極上，則附著的金屬異物溶解在電解液中，其后產(chǎn)生在負(fù)極析出的現(xiàn)象。而且，如果因從負(fù)極析出而成長(zhǎng)的金屬到達(dá)正極，則產(chǎn)生正極與負(fù)極短路的問題。
[0012]以上，使用通常的鋰離子電池即形成電極卷繞體的類型的鋰離子電池進(jìn)行了說明，例如，只要是由涂敷有正極活性物質(zhì)的正極板、涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極板和防止正極板與負(fù)極板的接觸的隔膜構(gòu)成的鋰離子電池，即使是不形成電極卷繞體的層疊型的鋰離子電池，如果由用于將正極板和負(fù)極板切割成規(guī)定大小的切斷工序產(chǎn)生的金屬異物侵入到正極板、負(fù)極板與隔膜之間，則金屬異物刺穿隔膜，正極與負(fù)極因金屬異物而短路，或者例如如果侵入到正極與隔膜的間隙的金屬異物附著在正極上，則附著的金屬異物溶解于電解液中，其后產(chǎn)生在負(fù)極析出的現(xiàn)象。而且，如果因從負(fù)極析出而成長(zhǎng)的金屬到達(dá)正極，則產(chǎn)生正極與負(fù)極短路的問題。
[0013]因此，為了防止金屬異物侵入到正極板和負(fù)極板與隔膜之間的間隙而使正極與負(fù)極短路，將正極板和負(fù)極板與隔膜一體化而形成，例如使正極與隔膜之間的間隙消失是有效的。例如，在上述的專利文獻(xiàn)I中記載有通過在正極板和負(fù)極板上直接形成隔膜而將正極板和負(fù)極板與隔膜一體化的例子。
[0014]但是，在上述的專利文獻(xiàn)I中所記載的電池中，例如將在金屬箔上涂敷有活性物質(zhì)的電極板進(jìn)行干燥并實(shí)施加壓處理之后，在電極板表面涂敷漿液狀的隔膜并進(jìn)行干燥，由此形成電極板與隔膜一體化的結(jié)構(gòu)。但是，該技術(shù)存在工序數(shù)多、引起制造成本的增大這樣的問題。
[0015]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠抑制因金屬異物導(dǎo)致的內(nèi)部短路而實(shí)現(xiàn)可靠性提高、而且成本方面優(yōu)異的鋰離子電池及其制造技術(shù)。
[0016]本發(fā)明的上述以及其它目的與新特征由本說明書的記述及所附的附圖得以明了。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]如果簡(jiǎn)單地說明本申請(qǐng)中所公開的發(fā)明中的代表性的內(nèi)容的概要，則如下所述。
[0019]本發(fā)明中的鋰離子電池的制造方法具備:(a)在電極板上涂敷含有活性物質(zhì)的第I漿液，在所述第I漿液上涂敷含有有機(jī)粒子和無機(jī)粒子的第2漿液的工序。而且具備:(b)在所述(a)工序后，使涂敷的所述第I漿液及第2漿液干燥，由此在所述電極板上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成含有所述有機(jī)粒子及所述無機(jī)粒子的隔膜的工序。還具備:(C)在所述(b)工序后，對(duì)所述活性物質(zhì)及所述隔膜實(shí)施加熱下的加壓處理的工序。
[0020]另外，本發(fā)明中的鋰離子電池的制造方法包括:(a)在電極板的第一面上涂敷含有活性物質(zhì)的第I漿液，在所述第I漿液上涂敷含有有機(jī)粒子和無機(jī)粒子的第2漿液的工序；(b)在所述(a)工序后，使在所述第一面上涂敷的所述第I漿液及所述第2漿液干燥，由此在所述電極板的所述第一面上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成含有所述有機(jī)粒子及所述無機(jī)粒子的第I隔膜的工序。而且具備:(C)在所述(b)工序后，在與所述電極板的所述第一面相反側(cè)的第二面上涂敷所述第I漿液，在所述第I漿液上涂敷所述第2漿液的工序；(d)在所述(c)工序后，使在所述第二面上涂敷的所述第I漿液及所述第2漿液干燥，由此在所述電極板的所述第二面上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成含有所述有機(jī)粒子及所述無機(jī)粒子的第2隔膜的工序。還具備:(e)在所述(d)工序后，對(duì)形成在所述第一面上的所述活性物質(zhì)及所述第I隔膜和形成在所述第二面上的所述活性物質(zhì)及所述第2隔膜實(shí)施加熱下的加壓處理的工序。
[0021]另外，本發(fā)明中的鋰離子電池的制造方法包括:(a)在電極板上涂敷含有活性物質(zhì)的第I漿液，在所述第I漿液上涂敷含有第I物質(zhì)的第2漿液，在所述第2漿液上涂敷含有與所述第I物質(zhì)不同的第2物質(zhì)的第3漿液的工序。還具備:(b)在所述(a)工序后，使涂敷的所述第I漿液、第2漿液及所述第3漿液干燥，由此在所述電極板上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成由含有所述第I物質(zhì)的第I絕緣膜和含有所述第2物質(zhì)的第2絕緣膜構(gòu)成的隔膜的工序。而且具備:(c)在所述(b)工序后，對(duì)所述活性物質(zhì)及所述隔膜實(shí)施加熱下的加壓處理的工序。
[0022]而且，本發(fā)明中的鋰離子電池的制造方法包括:(a)在電極板的第一面上涂敷含有活性物質(zhì)的第I漿液，在所述第I漿液上涂敷含有第I物質(zhì)的第2漿液，在所述第2漿液上涂敷含有與所述第I物質(zhì)不同的第2物質(zhì)的第3漿液的工序。而且具備:(b)在所述(a)工序后，使在所述第一面上涂敷的所述第I漿液、所述第2漿液及所述第3漿液干燥，由此在所述電極板的所述第一面上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成由含有所述第I物質(zhì)的第I絕緣膜和含有所述第2物質(zhì)的第2絕緣膜構(gòu)成的第I隔膜的工序。而且具備:
(c)在所述(b)工序后，在與所述電極板的所述第一面相反側(cè)的第二面上涂敷所述第I漿液，在所述第I漿液上涂敷所述第2漿液，在所述第2漿液上涂敷所述第3漿液的工序。其次具備:(d)在所述(c)工序后，使在所述第二面上涂敷的所述第I漿液、所述第2漿液及所述第3漿液干燥，由此在所述電極板的所述第二面上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成由含有所述第I物質(zhì)的所述第I絕緣膜和含有所述第2物質(zhì)的所述第2絕緣膜構(gòu)成的第2隔膜的工序。接著具備:(e)在所述(d)工序后，對(duì)形成在所述第一面上的所述活性物質(zhì)及所述第I隔膜和形成在所述第二面上的所述活性物質(zhì)及所述第2隔膜實(shí)施加熱下的加壓處理的工序。
[0023]本發(fā)明中的鋰離子電池的特征在于，包括:(a)正極、(b)負(fù)極、和(C)與所述正極和所述負(fù)極中的任一方的電極一體化的隔膜，所述隔膜含有有機(jī)粒子和無機(jī)粒子，所述有機(jī)粒子的平均粒徑比所述無機(jī)粒子的平均粒徑小。
[0024]另外，本發(fā)明中的鋰離子電池的特征在于，包括:(a)正極、(b)負(fù)極、和(C)與所述正極和所述負(fù)極中的任一方的電極一體化的隔膜，所述隔膜具有:(cl)形成在所述電極上的第I絕緣膜和(C2)形成在所述第I絕緣膜上的第2絕緣膜。
[0025]發(fā)明效果
[0026]如果簡(jiǎn)單地說明通過本申請(qǐng)中所公開的發(fā)明中的代表性的內(nèi)容而得到的效果，則如下所述。
[0027]能夠抑制因金屬異物導(dǎo)致的內(nèi)部短路，實(shí)現(xiàn)可靠性提高。另外，可得到成本方面優(yōu)異的鋰離子電池。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是表示鋰離子電池的示意性構(gòu)成的圖。
[0029]圖2是表示圓筒形的鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0030]圖3是表示在本發(fā)明人研究的技術(shù)中，構(gòu)成電極卷繞體的前階段的構(gòu)成要素的圖。
[0031]圖4是表示在本發(fā)明人研究的技術(shù)中，將正極、第I隔膜、負(fù)極以及第2隔膜繞著軸芯卷繞而形成電極卷繞體的情形的示意圖。
[0032]圖5是表示實(shí)施方式I中的正極及負(fù)極的構(gòu)成的剖面圖。
[0033]圖6是表示實(shí)施方式I中的帶隔膜的正極與負(fù)極重疊的狀態(tài)的圖。
[0034]圖7是表示繞著軸芯卷繞帶隔膜的正極和負(fù)極的情形的圖。
[0035]圖8是表示第I變形例的構(gòu)成的剖面圖。
[0036]圖9是表示第2變形例的構(gòu)成的剖面圖。
[0037]圖10是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0038]圖11是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0039]圖12是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0040]圖13是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0041]圖14是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0042]圖15是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0043]圖16是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0044]圖17是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0045]圖18是表示實(shí)施方式I中使用的涂敷裝置的一例的圖。
[0046]圖19是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0047]圖20是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0048]圖21是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0049]圖22是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0050]圖23是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0051]圖24是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0052]圖25是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0053]圖26是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0054]圖27是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0055]圖28是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0056]圖29是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。[0057]圖30是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0058]圖31是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0059]圖32是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0060]圖33是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0061]圖34是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0062]圖35是表示實(shí)施方式I中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0063]圖36是表示實(shí)施方式2中的帶隔膜的正極的構(gòu)成的圖。
[0064]圖37是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0065]圖38是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0066]圖39是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0067]圖40是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0068]圖41是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0069]圖42是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0070]圖43是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0071]圖44是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0072]圖45是表示實(shí)施方式2中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0073]圖46是表示實(shí)施方式3中的帶隔膜的正極的構(gòu)成的圖。
[0074]圖47是表示實(shí)施方式3中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0075]圖48是表示實(shí)施方式3中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0076]圖49是表示實(shí)施方式3中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0077]圖50是表示實(shí)施方式3中的鋰離子電池的制造工序的圖。
[0078]圖51是表示實(shí)施方式3中的鋰離子電池的制造工序的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0079]在以下的實(shí)施方式中，為了方便，在其需要時(shí)分割成多個(gè)部分或者實(shí)施方式進(jìn)行說明，但除了特別明示的情況，它們相互之間并非無關(guān)，存在一方是另一方的一部分或全部的變形例、細(xì)節(jié)、補(bǔ)充說明等的關(guān)系。
[0080]另外，在以下的實(shí)施方式中，在提及要素的數(shù)字等(包括個(gè)數(shù)、數(shù)值、量、范圍等)的情況下，除了特別明示的情況及從原理上明顯地限定于特定的數(shù)字的情況等，并不限定于該特定的數(shù)字，可以為特定的數(shù)字以上或以下。
[0081]而且，在以下的實(shí)施方式中，除了特別明示的情況及從原理上明顯地認(rèn)為是必須的情況等，其構(gòu)成要素(也包含要素步驟等)不一定是必須的，這無須說明。
[0082]同樣，在以下的實(shí)施方式中，提及構(gòu)成要素等的形狀、位置關(guān)系等時(shí)，除了特別明示的情況及從原理上明顯地認(rèn)為并非如此的情況等，為包含實(shí)質(zhì)上與該形狀等近似或類似的情況等。這對(duì)于上述數(shù)值及范圍也是同樣的。
[0083]另外，在用于說明實(shí)施方式的所有圖中，原則上對(duì)同一部件附以同一符號(hào)，省略其重復(fù)的說明。予以說明，為了使附圖易懂，有時(shí)對(duì)平面圖也附以剖面線。
[0084](實(shí)施方式I)
[0085]<鋰離子電池的概要>[0086]鋰的氧化還原電位為-3.03V( V s.NHE)，為地球上存在的最卑的金屬。電池的電壓由正極與負(fù)極的電位差決定，因此，如果將鋰用于負(fù)極活性物質(zhì)，則可得到最高的電動(dòng)勢(shì)。另外，鋰的原子量為6.94，密度也為0.534g/cm3，都較小，因此每單位電量的重量小，能量密度也變高。因此，如果將鋰用于負(fù)極活性物質(zhì)，則能夠制造小型且輕量的電池。
[0087]這樣，作為電池的負(fù)極活性物質(zhì)，鋰是有吸弓I力的物質(zhì)，但在應(yīng)用于可充放電的二次電池的情況下產(chǎn)生問題。即，如果對(duì)負(fù)極中使用了鋰的電池重復(fù)充放電，則發(fā)生因鋰的溶解引起的放電反應(yīng)和因鋰的析出引起的充電反應(yīng)。此時(shí)，由于重復(fù)充電而產(chǎn)生鋰的析出反應(yīng)，因此，在二次電池的性能劣化及安全性上產(chǎn)生問題。例如，在充電過程中生成的鋰在活性表面與電解液溶劑反應(yīng)，其一部分被消耗于被稱為SEI (Solid Electrolyte Interface)(固體電解質(zhì)界面)的被膜的形成中。因此，電池的內(nèi)部電阻升高，放電效率也降低。即，隨著重復(fù)充放電的循環(huán)，電池容量變小。而且，如果急速地充電，則鋰以針狀、樹枝狀的晶體形態(tài)(鋰枝晶)析出，成為引起二次電池中的各種故障的根源。例如，鋰枝晶的比表面積大，加速因副反應(yīng)導(dǎo)致的電流效率的降低，并且由于為針狀，因此，有時(shí)刺穿隔膜而引起正極與負(fù)極之間的內(nèi)部短路。如果成為這種狀態(tài)，則有時(shí)自放電大，作為電池不能使用，或者因內(nèi)部短路引起的發(fā)熱導(dǎo)致氣體噴出或起火。由以上的情況得知:在負(fù)極中使用鋰的二次電池中，在性能劣化及安全性上產(chǎn)生問題。
[0088]因此，正在研究與溶解和析出這樣的現(xiàn)有原理不同的原理的新型二次電池。具體而言，正在研究在正極和負(fù)極兩者使用嵌入、釋放鋰離子的活性物質(zhì)的二次電池。在該二次電池的充放電過程中，不產(chǎn)生鋰的溶解和析出這樣的現(xiàn)象，鋰離子僅在電極活性物質(zhì)之間嵌入、脫嵌。該類型的二次電池被稱為“搖椅(rocking chair) ”型或“羽毛球(shuttlecock) ”型，由于對(duì)于充放電的重復(fù)，鋰離子僅進(jìn)行嵌入、脫嵌，因此具有穩(wěn)定的特征。在本說明書中將這種電池稱為鋰離子電池。如上述,在鋰離子電池中，由于在充放電中正極和負(fù)極兩者的結(jié)構(gòu)均不變化，僅進(jìn)行鋰離子嵌入、脫嵌(其中，對(duì)于鋰離子的嵌入、脫嵌，活性物質(zhì)的晶格膨脹收縮)，所以，具有格外長(zhǎng)壽命的循環(huán)特性，并且在電極中不使用金屬鋰，因此，具有安全性也飛躍性提高的特征。
[0089]在此，將可嵌入、脫嵌鋰離子的材料用于電極的活性物質(zhì)，對(duì)該活性物質(zhì)要求的條件如下所示。即，由于鋰離子這樣的有限大小的離子嵌入、脫嵌，因此，活性物質(zhì)需要應(yīng)該容納鋰離子的位點(diǎn)(位置)和鋰離子可擴(kuò)散的通道(路徑)。而且，對(duì)于活性物質(zhì)，需要伴隨著鋰離子的嵌入(吸留)而將電子導(dǎo)入材料中。
[0090]作為滿足如上所述條件的正極活性物質(zhì)，可列舉含鋰過渡金屬氧化物。例如，作為代表性的正極活性物質(zhì)，可列舉鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等，但并不限定于它們。具體而言，作為正極活性物質(zhì)，只要為可嵌入、脫嵌鋰的材料，預(yù)先嵌入有充分量的鋰的含鋰過渡金屬氧化物即可，作為過渡金屬，可以為錳(Mn)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)等單體、或以2種以上的過渡金屬為主要成分的材料。另外，對(duì)于尖晶石晶體結(jié)構(gòu)或?qū)訝罹w結(jié)構(gòu)等晶體結(jié)構(gòu)，只要是可確保上述的位點(diǎn)和通道就沒有特別限定。而且，也可以使用將晶體中的過渡金屬和/或鋰的一部分用Fe、Co、N1、Cr、Al、Mg等元素置換的材料，或在晶體中摻雜有Fe、Co、N1、Cr, AU Mg等元素的材料作為正極活性物質(zhì)。
[0091]而且，作為滿足上述的條件的負(fù)極活性物質(zhì)，可以使用結(jié)晶質(zhì)的碳材料或非晶質(zhì)的碳材料。但是，負(fù)極活性物質(zhì)并不限定于這些物質(zhì)，例如，可以使用天然石墨、人造的各種石墨制劑、焦炭等碳材料等。而且，在其粒子形狀方面，可適用鱗片狀、球狀、纖維狀、塊狀等各種粒子形狀的材料。
[0092]<鋰離子電池的示意性構(gòu)成>
[0093]以下，參照附圖對(duì)上述的鋰離子電池的示意性構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1是表示鋰離子電池的示意性構(gòu)成的圖。在圖1中，鋰離子電池具有外裝罐CS，在該外裝罐CS的內(nèi)部填充有電解液EL。在填充有該電解液EL的外裝罐CS中，相對(duì)設(shè)置有正極板PEP和負(fù)極板NEP，在相對(duì)設(shè)置的正極板PEP和負(fù)極板NEP之間配置有隔膜SP。
[0094]而且，在正極板PEP上涂敷有正極活性物質(zhì)，在負(fù)極板NEP上涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)。例如，正極活性物質(zhì)由可嵌入、脫嵌鋰離子的含鋰過渡金屬氧化物形成。在圖1中，示意性地示出了該含鋰過渡金屬氧化物涂敷在正極板PEP上的情形。S卩，在圖1中，作為涂敷在正極板PEP上的含鋰過渡金屬氧化物，示出了配置有氧、金屬原子和鋰的示意性的晶體結(jié)構(gòu)。由該正極板PEP和正極活性物質(zhì)構(gòu)成正極。
[0095]另一方面，負(fù)極活性物質(zhì)例如由可嵌入、脫嵌鋰離子的碳材料形成。在圖1中，示意性地示出了該碳材料涂敷在負(fù)極板NEP上的情形。S卩，在圖1中，作為涂敷在負(fù)極板NEP上的碳材料，示出了配置有碳的示意性的晶體結(jié)構(gòu)。由該負(fù)極板NEP和負(fù)極活性物質(zhì)構(gòu)成負(fù)極。
[0096]隔膜SP防止正極與負(fù)極的電接觸，并且具有作為使鋰離子透過的隔離物的功能。作為隔膜SP，例如在現(xiàn)有技術(shù)中，由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、或者這些材料的組合構(gòu)成。
[0097]電解液EL使用非水電解液。鋰離子電池為利用活性物質(zhì)中的鋰離子的嵌入、脫嵌進(jìn)行充放電的電池，鋰離子在電解液EL中移動(dòng)。鋰為強(qiáng)還原劑，與水激烈地發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。因此，鋰離子在電解液EL中移動(dòng)的鋰離子電池?zé)o法像現(xiàn)有的電池那樣使用水溶液作為電解液EL。因此,在鋰離子電池中，使用非水電解液作為電解液EL。具體而言，作為非水電解液的電解質(zhì)，可以使用 LiPF6、LiC104、LiAsF6、LiBF4、LiB (C6H5)4、CH3S03L1、CF3S03Li 等或它們的混合物。另外，作為有機(jī)溶劑，可以使用碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亞丙酯、碳酸二乙酯、1，2_ 二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、Y-丁內(nèi)酯、四氫呋喃、1,3-二氧雜戊環(huán)、4-甲基-1，3 二氧雜戊環(huán)、二乙醚、環(huán)丁砜、甲基環(huán)丁砜、乙腈、丙腈等或它們的混合液。
[0098]〈充放電的機(jī)理〉
[0099]鋰離子電池如上所述構(gòu)成，以下對(duì)充放電的機(jī)理進(jìn)行說明。首先，對(duì)充電的機(jī)理進(jìn)行說明。如圖1所示，對(duì)鋰離子電池充電時(shí)，在正極與負(fù)極之間連接充電器CU。該情況下，在鋰離子電池中，嵌入正極活性物質(zhì)內(nèi)的鋰離子脫嵌，釋放到電解液EL中。此時(shí)，通過鋰離子從正極活性物質(zhì)中脫嵌，電子從正極流向充電器。而且，釋放到電解液EL中的鋰離子在電解液EL中移動(dòng)，通過由微多孔質(zhì)膜構(gòu)成的隔膜SP到達(dá)負(fù)極。該到達(dá)負(fù)極的鋰離子被嵌入到構(gòu)成負(fù)極的負(fù)極活性物質(zhì)內(nèi)。此時(shí)，通過在負(fù)極活性物質(zhì)中嵌入鋰離子，電子流入負(fù)極。這樣，經(jīng)由充電器，電子從正極移動(dòng)到負(fù)極，由此完成充電。
[0100]接著，對(duì)放電的機(jī)理進(jìn)行說明。如圖1所示，在正極與負(fù)極之間連接外部負(fù)載。于是，嵌入負(fù)極活性物質(zhì)內(nèi)的鋰離子脫嵌，被釋放到電解液EL中。此時(shí)，從負(fù)極釋放出電子。而且，釋放到電解液EL中的鋰離子在電解液EL中移動(dòng)，通過由微多孔質(zhì)膜構(gòu)成的隔膜SP到達(dá)正極。該到達(dá)正極的鋰離子被嵌入到構(gòu)成正極的正極活性物質(zhì)內(nèi)。此時(shí)，通過在正極活性物質(zhì)中嵌入鋰離子，電子流入正極。這樣，電子從負(fù)極移動(dòng)到正極，由此進(jìn)行放電。換句話說，能夠使電流從正極流到負(fù)極，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。如上所述，在鋰離子電池中，通過在正極活性物質(zhì)與負(fù)極活性物質(zhì)之間嵌入、脫嵌鋰離子，能夠進(jìn)行充放電。
[0101]<鋰離子電池的構(gòu)成>
[0102]接著，對(duì)實(shí)際的鋰離子電池LIB的構(gòu)成例進(jìn)行說明。圖2是表示圓筒形的鋰離子電池LIB的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖2所示，在具有底部的圓筒形的外裝罐CS的內(nèi)部形成有由正極PEL、隔膜SP1、SP2和負(fù)極NEL構(gòu)成的電極卷繞體WRF。具體而言，電極卷繞體WRF以在正極PEL與負(fù)極NEL之間夾著隔膜SPl (SP2)的方式而層疊，繞著位于外裝罐CS的中心部的軸芯CR卷繞。然后，將負(fù)極NEL與設(shè)置于外裝罐CS底部的負(fù)極引線板NT電連接，將正極與PEL設(shè)置于外裝罐CS的上部的正極引線板PT電連接。在形成于外裝罐CS內(nèi)部的電極卷繞體的內(nèi)部中注入電解液。然后，通過電池蓋CAP將外裝罐CS密閉。
[0103]正極PEL通過在正極板(正極集電體)PEP上涂敷含有正極活性物質(zhì)PAS和粘結(jié)劑(粘合劑)的涂敷液并使其干燥后加壓而形成。在該正極PEL的上端部形成有多個(gè)矩形的正極集電片PTAB，該多個(gè)正極集電片PTAB與正極集電環(huán)PR連接。然后，將該正極集電環(huán)PR與正極引線板PT電連接。因此，正極PEL經(jīng)由正極集電片PTAB及正極集電環(huán)PR與正極引線板PT電連接。為了正極PEL的低電阻化及迅速地導(dǎo)出電流而設(shè)置多個(gè)正極集電片 PTAB。
[0104]構(gòu)成正極PEL的正極活性物質(zhì)PAS例如可以使用以鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等為代表的上述材料。另外，粘結(jié)劑例如可以使用聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等。而且，在正極板中可使用例如由鋁等導(dǎo)電性金屬構(gòu)成的金屬箔或網(wǎng)狀金屬等。
[0105]負(fù)極NEL通過在負(fù)極板(負(fù)極集電體)NEP上涂敷含有負(fù)極活性物質(zhì)NAS和粘結(jié)劑(粘合劑)的涂敷液并使其干燥后加壓而形成。在該負(fù)極NEL的下端部形成有多個(gè)矩形的負(fù)極集電片NTAB，該多個(gè)負(fù)極集電片NTAB與負(fù)極集電環(huán)NR連接。然后，將該負(fù)極集電環(huán)NR與負(fù)極引線板NT電連接。因此，負(fù)極NEL經(jīng)由負(fù)極集電片NTAB及負(fù)極集電環(huán)NR與負(fù)極引線板NT電連接。
[0106]構(gòu)成負(fù)極NEL的負(fù)極活性物質(zhì)NAS例如可以使用以碳材料等為代表的上述材料。另外，粘結(jié)劑可以使用例如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等。而且，在負(fù)極板上可使用例如由銅等導(dǎo)電性金屬構(gòu)成的金屬箔或網(wǎng)狀金屬等。
[0107]<本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的課題>
[0108]首先，對(duì)現(xiàn)有的電極卷繞體的詳細(xì)構(gòu)成進(jìn)行說明。圖3是表示構(gòu)成電極卷繞體的前階段的構(gòu)成要素的圖。在圖3中，構(gòu)成電極卷繞體的構(gòu)成要素為正極PEL、隔膜SP1、負(fù)極NEL及隔膜SP2。此時(shí)，正極PEL為在正極板PEP的兩面涂敷有正極活性物質(zhì)PAS的結(jié)構(gòu)，負(fù)極NEL為在負(fù)極板NEP的兩面涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)NAS的結(jié)構(gòu)。而且，在正極PEL的上邊側(cè)形成有多個(gè)矩形的正極集電片PTAB。同樣地，在負(fù)極NEL的下邊側(cè)形成有多個(gè)矩形的負(fù)極集電片NTAB。即，在現(xiàn)有技術(shù)中，正極PEL、負(fù)極NEL和隔膜SP1、隔膜SP2作為獨(dú)立部件(分尚部件)構(gòu)成。
[0109]具體而言，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的電極卷繞體WRF的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖4是表示將正極PEL、隔膜SPl、負(fù)極NEL及隔膜SP2繞著軸芯CR卷繞而形成電極卷繞體WRF的情形的示意圖。如圖4所示，在正極PEL與負(fù)極NEL之間夾著作為獨(dú)立部件的隔膜SP1，并且，以由作為獨(dú)立部件的隔膜SPl和隔膜SP2夾著負(fù)極NEL的方式，卷繞正極PEL、隔膜SPl、負(fù)極NEL及隔膜SP2。此時(shí)，在正極PEL上形成的正極集電片PTAB配置在電極卷繞體WRF的上部側(cè)，另一方面，在負(fù)極NEL上形成的負(fù)極集電片(圖中未示出)配置在電極卷繞體WRF的下部側(cè)。以以上的方式構(gòu)成了現(xiàn)有技術(shù)中的電極卷繞體WRF。
[0110]在通常的鋰離子電池中，由于正極板、負(fù)極板和隔膜以獨(dú)立部件(分離部件)構(gòu)成，因此，在形成電極卷繞體WRF之后，例如在正極板與隔膜之間存在間隙。而且，在鋰離子電池的制造工序中，在形成上述的卷繞體之前，將正極板和負(fù)極板切割成規(guī)定的大小，并且還切斷正極板和負(fù)極板，形成正極以及負(fù)極的集電片。而且，在形成電極卷繞體后，例如存在將形成在正極板上的正極集電片超聲波焊接在正極集電環(huán)上、將形成在負(fù)極板上的負(fù)極集電片超聲波焊接在負(fù)極集電環(huán)上的工序。進(jìn)一步，存在將電極卷繞體插入到外裝te (各器)中，在該外裝罐中注入電解液后，為了密閉外裝罐的內(nèi)部而利用焊接等連接外裝罐和蓋的工序。
[0111]具體而言，對(duì)于正極集電片和正極集電環(huán)，進(jìn)行在正極集電片上卷繞鋁帶、利用超聲波焊接將正極集電片連接到該鋁帶上。此時(shí)使用的超聲波焊接通過因摩擦鋁帶和正極集電片導(dǎo)致的原子相互擴(kuò)散而將鋁帶與正極集電片連接。因此，利用超聲波焊接連接正極集電片與鋁帶的情況下，因鋁帶與正極集電片的摩擦而產(chǎn)生金屬異物(鋁)的可能性升高。同樣的現(xiàn)象也在負(fù)極集電片與銅帶的連接中產(chǎn)生。即，利用超聲波焊接連接負(fù)極集電片與銅帶的情況下，因銅帶與負(fù)極集電片的摩擦而產(chǎn)生金屬異物(銅)的可能性升高。而且，在連接外裝罐和蓋的工序中使用的焊接(弧焊)中，例如容易產(chǎn)生焊接屑。
[0112]由以上的情況來看，由于在形成電極卷繞體的前后實(shí)施的工序，金屬異物侵入到電極卷繞體的內(nèi)部的可能性升高。特別是存在如下問題:在通常的鋰離子電池中，由于正極板、負(fù)極板和隔膜由獨(dú)立部件構(gòu)成，因此，例如在正極板與隔膜之間存在間隙，上述的制造工序中產(chǎn)生的金屬異物容易侵入到該間隙中。
[0113]這樣，如果產(chǎn)生的金屬異物侵入電極卷繞體WRF的內(nèi)部，則有可能在正極與負(fù)極之間引起內(nèi)部短路。具體而言，金屬異物侵入電極卷繞體的內(nèi)部的狀態(tài)意味著金屬異物侵入在正極板與隔膜之間形成的間隙或在負(fù)極板與隔膜之間形成的間隙中的狀態(tài)。例如，金屬異物為銅的情況下，如果侵入間隙的銅附著在正極上，則因正極的高電位，銅被氧化(失去電子)，成為金屬離子溶解在電解液中。而且，如果該金屬離子到達(dá)負(fù)極，則金屬離子被還原(供給電子)，作為金屬(銅)在負(fù)極析出。如果金屬因這樣的機(jī)理而持續(xù)在負(fù)極析出，則從負(fù)極成長(zhǎng)的金屬通過隔膜的孔到達(dá)正極，正極與負(fù)極經(jīng)由該析出的金屬而發(fā)生內(nèi)部短路。另一方面，在金屬異物為鋁的情況下，雖然不發(fā)生由氧化還原反應(yīng)引起的溶解、析出的現(xiàn)象，但如果侵入的金屬異物的尺寸變大，則刺穿隔膜，正極與負(fù)極因金屬異物(鋁)而發(fā)生內(nèi)部短路。如果正極與負(fù)極發(fā)生內(nèi)部短路，則無法作為鋰離子電池發(fā)揮作用。這樣，可知在鋰離子電池的制造工序中，存在產(chǎn)生金屬異物的可能性，所產(chǎn)生的金屬異物如果侵入到在正極板與隔膜之間形成的間隙或在負(fù)極板與隔膜之間形成的間隙中，則有可能正極與負(fù)極發(fā)生內(nèi)部短路。
[0114]因此，在本實(shí)施方式I中，施行能夠抑制因金屬異物導(dǎo)致的內(nèi)部短路、實(shí)現(xiàn)鋰離子電池可靠性的提高的改進(jìn)。以下，對(duì)施行該改進(jìn)的本實(shí)施方式I中的技術(shù)思想進(jìn)行說明。
[0115]<本實(shí)施方式I的特征>
[0116]本實(shí)施方式I的技術(shù)思想著眼于:例如，在正極和隔膜以獨(dú)立部件的狀態(tài)形成電極卷繞體的情況下，在正極與隔膜之間產(chǎn)生間隙，因金屬異物侵入該間隙中而在鋰離子電池中產(chǎn)生內(nèi)部短路的可能性升高。而且，考慮該著眼點(diǎn)，本實(shí)施方式I基于如下思想而完成:如果在構(gòu)成電極卷繞體時(shí)例如消除在正極與隔膜之間形成的間隙，則能夠抑制金屬異物侵入到鋰離子電池的內(nèi)部，因此，能夠提高鋰離子電池的可靠性。而且，基于本實(shí)施方式I的基本思想想到了以下所示的本實(shí)施方式I的特征。對(duì)該本實(shí)施方式I的特征進(jìn)行說明。
[0117]本實(shí)施方式I中的特征基于如下認(rèn)知而完成:例如，如果一體地形成正極和隔膜，則在正極和隔膜之間根本就不會(huì)產(chǎn)生間隙，因此，能夠防止金屬異物侵入正極與隔膜之間。于是，在本實(shí)施方式I中，通過將該認(rèn)知具體化來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施方式I的特征。即，本實(shí)施方式I的特征在于，例如以一體地形成正極和隔膜、在正極和隔膜之間不存在間隙的方式來構(gòu)成。換句話說，對(duì)于正極和隔膜一體化，也可以粘接正極和隔膜。具體而言，一邊參照附圖一邊對(duì)一體地構(gòu)成正極和隔膜的構(gòu)成進(jìn)行說明。
[0118]圖5是表示本實(shí)施方式I的正極PEL及負(fù)極NEL的構(gòu)成的剖面圖。如圖5所示，首先，正極PEL具有例如由鋁構(gòu)成的正極板PEP，在該正極板PEP的兩面上形成有例如由鈷酸鋰等構(gòu)成的正極活性物質(zhì)PAS。而且，以與在正極板PEP的兩面形成的正極活性物質(zhì)PAS粘接的方式形成隔膜SPl及隔膜SP2。S卩，在本實(shí)施方式I中，以與例如在正極PEL的第一面形成的正極活性物質(zhì)PAS粘接的方式形成隔膜SP1，并且形成與在正極PEL的第一面相反側(cè)的第二面上形成的正極活性物質(zhì)PAS粘接的隔膜SP2。這樣，在本實(shí)施方式I中，一體地形成了由正極板PEP和正極活性物質(zhì)PAS構(gòu)成的正極PEL、隔膜SPl及隔膜SP2。因此，根據(jù)本實(shí)施方式1，在正極PEL與隔膜SPl之間或者在正極PEL與隔膜SP2之間不存在間隙，所以，能夠防止附著在正極PEL上的金屬異物的侵入。其結(jié)果，能夠防止因金屬異物導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)的內(nèi)部短路，由此，能夠提高鋰離子電池的可靠性。
[0119]另一方面，如圖5所示，負(fù)極NEL為在例如由銅構(gòu)成的負(fù)極板NEP的兩面形成有例如由碳材料構(gòu)成的負(fù)極活性物質(zhì)NAS的結(jié)構(gòu)。這樣，構(gòu)成了本實(shí)施方式I的帶隔膜SPl (SP2)的正極PEL和負(fù)極NEL。
[0120]例如，在圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)中，由于正極PEL、隔膜SP1、隔膜SP2及負(fù)極NEL以獨(dú)立部件(分離部件)構(gòu)成，因此，如圖4所示，在形成電極卷繞體WRF時(shí)，必然在正極PEL與隔膜SPl (隔膜SP2)之間產(chǎn)生間隙。其結(jié)果，在現(xiàn)有技術(shù)中，在其后的組裝工序中實(shí)施的超聲波焊接或弧焊中產(chǎn)生的金屬異物侵入到上述間隙中的可能性升高。而且，如果金屬異物侵入到在正極PEL與隔膜SPl (隔膜SP2)之間形成的間隙中，則由于產(chǎn)生因金屬異物導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路，鋰離子電池的可靠性降低。
[0121]與此相對(duì)，在本實(shí)施方式I中，如圖5所示，正極PEL、隔膜SPl和隔膜SP2 —體地形成。換句話說，正極PEL和隔膜SPl或者正極PEL和隔膜SP2相粘接。因此，在正極PEL與隔膜SPl之間及正極PEL與隔膜SP2之間沒有產(chǎn)生間隙的余地。因此，根據(jù)本實(shí)施方式1，由于在正極PEL與隔膜SPl之間或者正極PEL與隔膜SP2之間不存在間隙，所以，能夠防止附著在正極PEL上的金屬異物的侵入。其結(jié)果，能夠防止因金屬異物導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)的內(nèi)部短路，由此,能夠提高鋰離子電池的可靠性。
[0122]對(duì)本實(shí)施方式I中的卷繞帶隔膜SPl (SP2)的正極PEL和負(fù)極NEL而形成電極卷繞體WRF的狀態(tài)進(jìn)行具體地說明。圖6表示本實(shí)施方式I的帶隔膜SPl (SP2)的正極PEL和負(fù)極NEL重疊的狀態(tài)。而且，在這樣帶隔膜SPl (SP2)的正極PEL和負(fù)極NEL重疊的狀態(tài)下，如圖7所示，繞著軸芯CR卷繞帶隔膜SPl (SP2)的正極PEL和負(fù)極NEL。此時(shí)，如圖7所示，由于在正極PEL的兩面粘接有隔膜SPl及隔膜SP2，因此可知，在形成電極卷繞體WRF之后，在正極PEL與隔膜SPl之間或者正極PEL與隔膜SP2之間不形成間隙。
[0123]在此，本實(shí)施方式I中重要的方面是一體地形成正極PEL、隔膜SPl及隔膜SP2。即，在本實(shí)施方式I中，通過以在正極PEL的兩面使隔膜SPl和隔膜SP2粘接的方式構(gòu)成，在正極PEL與隔膜SPl或者正極PEL與隔膜SP2之間不產(chǎn)生間隙。這樣一體地形成正極PEL、隔膜SPl和隔膜SP2基于以下所示的理由。即，如本發(fā)明人在新發(fā)現(xiàn)的課題的欄中所說明的那樣，如果在正極PEL上附著例如銅等金屬異物，則附著在正極PEL上的金屬異物溶解在電解液中，溶解在電解液中的金屬異物在負(fù)極NEL上析出。如果該現(xiàn)象繼續(xù)，則在負(fù)極NEL上析出的金屬異物到達(dá)正極PEL，會(huì)引起正極PEL和負(fù)極NEL的內(nèi)部短路。因此，因金屬異物的溶解、析出這樣的機(jī)理導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路，原因是在正極PEL上附著金屬異物。由此可知，為了有效地抑制因金屬異物的溶解、析出這樣的機(jī)理導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路，使得在正極PEL上不附著金屬異物是重要的。由此，在本實(shí)施方式I中，一體地形成正極PEL、隔膜SPl及隔膜SP2。根據(jù)該構(gòu)成，由于在正極PEL與隔膜SPl之間或者正極PEL與隔膜SP2之間沒有間隙，因此，能夠防止金屬異物從間隙侵入并附著在正極PEL上。即，本實(shí)施方式I是從防止認(rèn)為是產(chǎn)生鋰離子電池的內(nèi)部短路的一個(gè)原因的金屬異物的溶解、析出的觀點(diǎn)而完成的，通過一體地形成正極PEL、隔膜SPl及隔膜SP2，能夠有效地防止因金屬異物的溶解、析出導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路。
[0124]但是，根據(jù)本實(shí)施方式I的特征構(gòu)成，能夠使間隙消失，因此，不僅能夠防止因金屬異物的溶解、析出導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路，而且還能夠防止大的金屬異物本身的侵入，由此，也能夠防止因大的金屬異物本身刺穿隔膜SPl (SP2)導(dǎo)致的正極PEL和負(fù)極NEL的短路。即，一體地形成正極PEL、隔膜SPl及隔膜SP2的本實(shí)施方式I的特征構(gòu)成能夠防止因金屬異物的溶解、析出這樣的機(jī)理導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路，并且，還能夠防止因大的金屬異物直接刺穿隔膜SPl (SP2)導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路。換句話說，根據(jù)本實(shí)施方式I的特征構(gòu)成，能夠有效地防止從主要因尺寸小的金屬異物的溶解、析出現(xiàn)象導(dǎo)致的內(nèi)部短路到主要因尺寸大的金屬異物直接刺穿隔膜SPl (SP2)導(dǎo)致的內(nèi)部短路這樣不同的機(jī)理引起的內(nèi)部短路。即，根據(jù)本實(shí)施方式I的特征，能夠廣泛地防止從因尺寸小的金屬異物導(dǎo)致的內(nèi)部短路到因尺寸大的金屬異物導(dǎo)致的內(nèi)部短路的鋰離子電池的內(nèi)部短路，其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)鋰離子電池的充分的可靠性的提高。
[0125]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式I的構(gòu)成，一體地形成正極PEL、隔膜SPl及隔膜SP2。由此，能夠抑制鋰離子電池的內(nèi)部短路，而且，在本實(shí)施方式I中，實(shí)施例如即使在鋰離子電池中產(chǎn)生內(nèi)部短路，也使熱失控停止的安全上的對(duì)策。即，在本實(shí)施方式I中，充分地抑制了鋰離子電池的內(nèi)部短路的產(chǎn)生，并且準(zhǔn)備了例如即使產(chǎn)生內(nèi)部短路，也抑制熱失控的手段。以下，對(duì)用于確保該安全的改進(jìn)點(diǎn)進(jìn)行說明。
[0126]本實(shí)施方式I的進(jìn)一步特征在于隔膜SPl及隔膜SP2所使用的材料。S卩，本實(shí)施方式I中使用的隔膜SPl及隔膜SP2的材料與現(xiàn)有技術(shù)中的材料不同。原因是，在本實(shí)施方式I中，如后所述，隔膜SPl及隔膜SP2的制造工序與現(xiàn)有技術(shù)不同，并且需要使隔膜SPIJS膜SP2與正極PEL粘接。即，這是因?yàn)椋F(xiàn)有技術(shù)的隔膜以與正極PEL相獨(dú)立的部件(分離部件)構(gòu)成、并且制成與正極PEL不粘接的構(gòu)成，與此相對(duì)，本實(shí)施方式I的隔膜SPl (SP2)與正極PEL粘接而一體地形成。具體而言，本實(shí)施方式I的隔膜SP1(SP2)例如可以由含有粘合劑(粘結(jié)劑)、作為絕緣物質(zhì)的陶瓷和有機(jī)材料的材料構(gòu)成。作為此時(shí)的陶瓷，可以列舉例如氧化鋁(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)。由此，能夠提高隔膜SPl (SP2)的耐熱性。另外，作為有機(jī)材料，可以列舉以高密度聚乙烯(熔點(diǎn):130°C?137°C )及直鏈狀低密度聚乙烯(熔點(diǎn):122°C?124°C )等為代表的聚烯烴系樹脂。
[0127]特別是，本實(shí)施方式I具有在與正極PEL—體地形成的隔膜SPl (SP2)的構(gòu)成材料中含有熔點(diǎn)低于無機(jī)材料(陶瓷)的有機(jī)材料方面的特征。即，在本實(shí)施方式I中，作為隔膜SPl (SP2)，含有以聚烯烴系樹脂為代表的有機(jī)材料。該有機(jī)材料也同時(shí)具有防止因電池短路導(dǎo)致的異常電流、急劇的內(nèi)壓及溫度的上升及著火的功能。即，本實(shí)施方式I的隔膜SPl (SP2)除防止正極與負(fù)極的電接觸且使鋰離子通過的功能之外，還具有作為用于防止短路和過充電的熱熔絲的功能。通過該有機(jī)材料具有的關(guān)斷(shut down)功能,能夠保持鋰離子電池的安全性。例如，在鋰離子電池因某些原因引起外部短路的情況下，雖然是瞬間但有大電流流過，有可能因焦耳熱而溫度異常地上升。此時(shí)，在隔膜SPl (SP2)中含有熔點(diǎn)低于陶瓷的有機(jī)材料的情況下，即使因短路而產(chǎn)生溫度異常上升，熔點(diǎn)低于陶瓷的有機(jī)材料也會(huì)熔融，由此，在熔點(diǎn)附近空穴(微細(xì)孔)閉塞，因此，能夠阻止正極與負(fù)極之間的鋰離子的通過。換句話說，通過在隔膜SPl (SP2)中含有熔點(diǎn)低于陶瓷的有機(jī)材料，能夠在外部短路時(shí)切斷電流，使鋰離子電池的內(nèi)部的溫度上升停止。即，根據(jù)本實(shí)施方式1，以含有陶瓷(無機(jī)材料)和熔點(diǎn)低于陶瓷的有機(jī)材料兩者的方式構(gòu)成隔膜SPl (SP2)，因此，耐熱性優(yōu)異，并且可以具有切斷短路時(shí)的異常電流的關(guān)斷功能。其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式1，能夠提供安全性高、可靠性優(yōu)異的鋰離子電池。
[0128]此時(shí)，在本實(shí)施方式I中，構(gòu)成有機(jī)材料的有機(jī)粒子的平均粒徑優(yōu)選比構(gòu)成無機(jī)材料(陶瓷)的無機(jī)粒子的平均粒徑小。其原因是因?yàn)闃?gòu)成有機(jī)材料的有機(jī)粒子的平均粒徑變小，相應(yīng)地意味著有機(jī)粒子致密地填充，由此，有機(jī)粒子熔融時(shí)，空穴(微細(xì)孔)容易閉塞，能夠充分地發(fā)揮有機(jī)粒子產(chǎn)生的關(guān)斷功能。具體而言，例如，有機(jī)粒子的平均粒徑為Ium,無機(jī)粒子的平均粒徑為4 μ m。
[0129]在此，有機(jī)粒子及無機(jī)粒子的粒徑例如可以通過使用激光衍射散射法來測(cè)定。該激光衍射散射法是利用了對(duì)粒子照射激光束時(shí)，由粒子產(chǎn)生衍射散射光的測(cè)定法。此時(shí)，衍射散射光的光強(qiáng)度分布因每個(gè)粒子尺寸而不同，因此，通過檢測(cè)、分析衍射散射光的光強(qiáng)度分布，能夠測(cè)定粒度分布。而且，平均粒徑是指:以某種粒徑為界限將粉末(粒子)的粒度分布分成2個(gè)區(qū)域的情況下，作為粒徑大的區(qū)域和粒徑小的區(qū)域相等的粒徑而被定義。一般地，該平均粒徑被稱為“d50”。
[0130]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式1，以在正極PEL的兩面粘接隔膜SPl和隔膜SP2而一體化的方式構(gòu)成，因此，能夠消除在正極PEL與隔膜SPl之間或者正極PEL與隔膜SP2之間產(chǎn)生的間隙。其結(jié)果，能夠防止因金屬異物導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)的內(nèi)部短路，由此，能夠提高鋰離子電池的可靠性。
[0131]而且，根據(jù)本實(shí)施方式I的鋰離子電池，能夠抑制因制造工序(組裝工序)中產(chǎn)生的金屬異物導(dǎo)致的內(nèi)部短路，所以，能夠提高鋰離子電池的制造成品率。其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式1，還能夠?qū)崿F(xiàn)鋰離子電池的成本削減。特別地，在本實(shí)施方式I中，除由制造成品率的提高帶來的成本削減的效果之外，從不需要作為獨(dú)立部件準(zhǔn)備隔膜的觀點(diǎn)出發(fā)，也能夠?qū)崿F(xiàn)鋰離子電池的成本削減。例如，在現(xiàn)有的鋰離子電池中，由于作為獨(dú)立部件的隔膜的成本高，因此，難以實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的成本削減，但在本實(shí)施方式I中，不需要準(zhǔn)備作為獨(dú)立部件的隔膜，并且也不需要制造作為獨(dú)立部件的隔膜的設(shè)備，因此，可以期待鋰離子電池的大幅度的成本削減效果。即，如后所述，在本實(shí)施方式I中，由于一體地形成正極PEL和隔膜SPl (SP2)，因此，僅變更一些制造正極PEL的工序就可以，不需要設(shè)置制造隔膜SPl (SP2)本身的設(shè)備，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)鋰離子電池的成本削減。
[0132]而且，在本實(shí)施方式I中，以含有熔點(diǎn)低于無機(jī)材料的有機(jī)材料和無機(jī)材料的方式構(gòu)成隔膜SP1(SP2)。由此，根據(jù)本實(shí)施方式1，可以提供耐熱性優(yōu)異、并且具有切斷短路時(shí)的異常電流的關(guān)斷功能的隔膜SPl (SP2)。其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式1，可以提供安全性高、可靠性優(yōu)異的鋰離子電池。
[0133]在本實(shí)施方式I中，特別地從防止因金屬異物的溶解、析出這樣的機(jī)理導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路的觀點(diǎn)和還防止因大的金屬異物直接刺穿隔膜SPl (SP2)導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路的觀點(diǎn)兩者出發(fā)，采取一體地形成正極PEL、隔膜SPl及隔膜SP2的構(gòu)成，但本實(shí)施方式I的技術(shù)思想不限于該構(gòu)成。即，本實(shí)施方式I的技術(shù)思想在于使間隙消失，在于通過該間隙消失，防止金屬異物侵入到鋰離子電池的內(nèi)部。因此，如上述的本實(shí)施方式I那樣，未必需要設(shè)為一體地形成正極PEL、隔膜SPl及隔膜SP2的構(gòu)成，也可以考慮沒有間隙的其它構(gòu)成例。以下，對(duì)該變形例子進(jìn)行說明。
[0134]<實(shí)施方式I的變形例>
[0135]圖8是表示第I變形例的構(gòu)成的剖面圖。在圖8中，與上述實(shí)施方式I不同的方面是在本第I變形例中采取一體地形成負(fù)極NEL、隔膜SPl及隔膜SP2的構(gòu)成。具體而言，負(fù)極NEL具有例如由銅構(gòu)成的負(fù)極板NEP，在該負(fù)極板NEP的兩面形成有由例如碳材料等構(gòu)成的負(fù)極活性物質(zhì)NAS。而且，以與在負(fù)極板NEP的兩面形成的負(fù)極活性物質(zhì)NAS粘接的方式形成有隔膜SPl及隔膜SP2。S卩，在本第I變形例中，例如在負(fù)極NEL的第一面上以與負(fù)極活性物質(zhì)NAS粘接的方式形成隔膜SP1，并且，在與負(fù)極NEL的第一面相反側(cè)的第二面上形成與負(fù)極活性物質(zhì)NAS粘接的隔膜SP2。這樣，在本第I變形例中，由負(fù)極板NEP和負(fù)極活性物質(zhì)NAS構(gòu)成的負(fù)極NEL、隔膜SPl及隔膜SP2—體地形成。因此，根據(jù)本第I變形例，由于在負(fù)極NEL與隔膜SPl之間或者負(fù)極NEL與隔膜SP2之間不存在間隙，因此，能夠防止附著在負(fù)極NEL上的金屬異物的侵入。其結(jié)果，能夠防止因金屬異物導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)的內(nèi)部短路，由此，能夠提高鋰離子電池的可靠性。而且，與上述實(shí)施方式I同樣地，以含有熔點(diǎn)低于無機(jī)材料的有機(jī)材料和無機(jī)材料的方式構(gòu)成隔膜SPl (SP2)，因此，可以提供由關(guān)斷功能帶來的安全性高、可靠性優(yōu)異的鋰離子電池。
[0136]另一方面，如圖8所示，正極PEL為在例如由鋁構(gòu)成的正極板PEP的兩面形成例如由鈷酸鋰構(gòu)成的正極活性物質(zhì)PAS的結(jié)構(gòu)。這樣，構(gòu)成了本第I變形例的帶隔膜SPl (SP2)的負(fù)極NEL和正極PEL。
[0137]接著，圖9是表示第2變形例的構(gòu)成的剖面圖。在圖9中，與上述實(shí)施方式I不同的方面是在本第2變形例中隔膜SPl粘接在正極PEL的一個(gè)面上并一體化、而且隔膜SP2粘接在負(fù)極NEL的一個(gè)面上并一體化。具體而言，如圖9所示，正極PEL在正極板PEP的兩面上形成有正極活性物質(zhì)PAS，以與其中一個(gè)面上形成的正極活性物質(zhì)PAS粘接的方式形成有隔膜SPl。另一方面，負(fù)極NEL在負(fù)極板NEP的兩面上形成有負(fù)極活性物質(zhì)NAS，以與其中一個(gè)面上形成的負(fù)極活性物質(zhì)NAS粘接的方式形成隔膜SP2。在這樣構(gòu)成的本第2變形例中，在正極PEL與隔膜SPl之間或者負(fù)極NEL與隔膜SP2之間可以沒有間隙，因此，能夠防止金屬異物向鋰離子電池內(nèi)部的侵入。其結(jié)果，能夠防止因金屬異物導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)的內(nèi)部短路，由此，能夠提高鋰離子電池的可靠性。而且，與上述實(shí)施方式I同樣地，以含有熔點(diǎn)低于無機(jī)材料的有機(jī)材料和無機(jī)材料的方式構(gòu)成隔膜SPl (SP2)，因此，可以提供由關(guān)斷功能帶來的安全性高、可靠性優(yōu)異的鋰離子電池。
[0138]<實(shí)施方式I的鋰離子電池的制造方法>
[0139]本實(shí)施方式I的鋰離子電池如上所述地構(gòu)成，以下，一邊參照附圖一邊對(duì)其制造方法進(jìn)行說明。
[0140]首先，對(duì)形成作為本實(shí)施方式I的特征的帶隔膜SPl (SP2)的正極PEL的工序進(jìn)行說明。如圖10所示，混合例如由鈷酸鋰構(gòu)成的正極活性物質(zhì)PAS和作為導(dǎo)電助劑的碳。而且，如圖11所示，形成使例如由聚偏氟乙烯構(gòu)成的粘結(jié)劑(粘合劑)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中而成的溶液，在該溶液中混煉正極活性物質(zhì)PAS及導(dǎo)電助劑，制作漿液SLl。
[0141]同樣地，如圖12所示，混合例如氧化鋁(Al2O3)和/或二氧化硅(SiO2)等陶瓷粉末CRS (粒徑例如為4 μ m)與由以例如高密度聚乙烯(熔點(diǎn):130?137°C)和/或直鏈狀低密度聚乙烯(熔點(diǎn):122?124°C)等為代表的聚烯烴系樹脂構(gòu)成的有機(jī)材料0M(粒徑例如為Ιμπι)。而且，如圖13所示，形成使例如由聚偏氟乙烯構(gòu)成的粘結(jié)劑(粘合劑)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中而成的溶液，在該溶液中混煉陶瓷粉末CRS及有機(jī)材料0Μ，制作漿液SL2。
[0142]其后，如圖14所示，將含有正極活性物質(zhì)PAS和粘結(jié)劑(粘合劑)的漿液SLl涂敷在正極板(正極集電體)ΡΕΡ上。具體而言，如圖15所示，例如使用金屬型涂料機(jī)(diecoater)DC，在由鋁構(gòu)成的正極板PEP上涂敷含有正極活性物質(zhì)PAS (也包含導(dǎo)電助劑)的漿液SLl。
[0143]接著，如圖16所示，在涂敷于正極板PEP上的含有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl上涂敷混煉有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的漿液SL2。具體而言，如圖17所示，使用金屬型涂料機(jī)DC，在涂敷于正極板PEP上的含有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl上涂敷混煉有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的漿液SL2。在此，首先對(duì)使用金屬型涂料機(jī)DC在正極板PEP上涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl之后，在該漿液SLl上涂敷混煉有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的漿液SL2的逐次涂敷法進(jìn)行說明，例如，也可以使用如下同時(shí)涂敷法:使用金屬型涂料機(jī)DC同時(shí)在正極板PEP上涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl和混煉有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的漿液SL2。
[0144]具體而言,衆(zhòng)液SLl及衆(zhòng)液SL2的一并涂敷工序例如用圖18所示的涂敷裝置進(jìn)行。圖18是表示本實(shí)施方式I中使用的涂敷裝置的一例的示意圖。在圖18中，涂敷裝置例如具有旋轉(zhuǎn)自由的滾筒RL1，在該滾筒RLl的表面配置正極板PEP。而且，相對(duì)于配置在滾筒RLl表面的正極板PEP，配置金屬型涂料機(jī)DCl和金屬型涂料機(jī)DC2。該金屬型涂料機(jī)DCl例如以如下方式構(gòu)成:經(jīng)由供給泵PMPl與儲(chǔ)存有漿液SLl的槽連接，蓄積在槽中的漿液SLl通過供給泵PMPl流入金屬型涂料機(jī)DCl，從該金屬型涂料機(jī)DCl將漿液SLl涂敷在正極板PEP上。同樣地，金屬型涂料機(jī)DC2例如以如下方式構(gòu)成:經(jīng)由供給泵PMP2與儲(chǔ)存有漿液SL2的槽連接，蓄積在槽中的漿液SL2通過供給泵PMP2流入金屬型涂料機(jī)DC2，從該金屬型涂料機(jī)DC2將漿液SL2涂敷在正極板PEP上。通過使用如上構(gòu)成的涂敷裝置，能夠首先在正極板PEP上涂敷漿液SLl，在該漿液SLl上涂敷漿液SL2。
[0145]接著，如圖19所示，使涂敷在正極板PEP上的含有正極活性物質(zhì)PAS的漿液、以及含有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的漿液干燥。具體而言，通過例如在120°C以下對(duì)正極板PEP加熱，使涂敷在正極板PEP上的漿液SLl及漿液SL2干燥。此處的加熱處理需要設(shè)定為漿液SL2中所含的有機(jī)材料OM不熔融的溫度。如以上那樣通過使?jié){液SLl及漿液SL2干燥，能夠在正極板PEP上形成正極活性物質(zhì)PAS，在該正極活性物質(zhì)PAS上形成陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的混合物。
[0146]而且，使涂敷在正極板PEP的一個(gè)面(第一面)的正極活性物質(zhì)PAS、以及含有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的混合物干燥之后，如圖20所示，在正極板PEP的另一面(第二面)上涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl和混煉有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的漿液SL2。
[0147]其后，如圖21所示，通過例如在120°C以下對(duì)正極板PEP加熱，將涂敷在正極板PEP的另一面上的漿液SLl及漿液SL2干燥，在正極板PEP的兩面上形成正極活性物質(zhì)PAS、以及陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的混合物。
[0148]接著，如圖22所示，對(duì)正極板PEP實(shí)施使用滾筒RL的加熱、加壓處理。該加熱、力口壓處理例如在120°C以下實(shí)施。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)涂敷在正極板PEP上的正極活性物質(zhì)PAS的高密度化。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式1，如圖23所示，能夠在正極板PEP上形成正極活性物質(zhì)PAS，在該正極活性物質(zhì)PAS上形成含有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的隔膜SPl及隔膜SP2。
[0149]根據(jù)本實(shí)施方式1，能夠?qū)⒏裟Pl (SP2)和正極一并進(jìn)行干燥處理及加壓處理并一體化形成，因此，可得到能夠削減工序數(shù)、能夠削減制造成本的優(yōu)點(diǎn)。另外，根據(jù)本實(shí)施方式1，以含有陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM的方式構(gòu)成隔膜SPl (SP2)，因此，耐熱性優(yōu)異，而且具有關(guān)斷功能。因此，根據(jù)本實(shí)施方式1，能夠制造安全性高的鋰離子電池。而且，根據(jù)本實(shí)施方式1，隔膜SPl (SP2)與正極一體地形成，因此，能夠使隔膜SPl (SP2)與正極間的間隙消失，所以，能夠防止金屬異物的侵入。因此，能夠防止內(nèi)部短路，能夠制造可靠性高的鋰離子電池。
[0150]接著，對(duì)形成負(fù)極NEL的工序進(jìn)行說明。如圖24所示，制作例如由碳材料構(gòu)成的負(fù)極活性物質(zhì)NAS。而且，如圖25所示，形成使例如由聚偏氟乙烯構(gòu)成的粘結(jié)劑(粘合劑)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的溶液，在該溶液中混煉負(fù)極活性物質(zhì)NAS，制作漿液SL3。
[0151]其后，如圖26所示，將含有負(fù)極活性物質(zhì)NAS和粘結(jié)劑(粘合劑)的漿液SL3涂敷在負(fù)極板(負(fù)極集電體)NEP上。具體而言，如圖26所示，例如使用金屬型涂料機(jī)，在由銅構(gòu)成的負(fù)極板NEP上涂敷負(fù)極活性物質(zhì)NAS。而且，使涂敷在負(fù)極板NEP上的負(fù)極活性物質(zhì)NAS干燥。具體而言,通過例如在120°C以下對(duì)負(fù)極板NEP加熱，使涂敷在負(fù)極板NEP上的負(fù)極活性物質(zhì)NAS干燥。
[0152]而且，使涂敷在負(fù)極板NEP的一個(gè)面上的負(fù)極活性物質(zhì)NAS干燥之后，在負(fù)極板NEP的另一面上涂敷混煉有負(fù)極活性物質(zhì)NAS的漿液SL3。其后，通過例如在120°C以下對(duì)負(fù)極板NEP加熱，使涂敷在負(fù)極板NEP的另一面上的負(fù)極活性物質(zhì)NAS干燥。
[0153]這樣，如圖27所示，在負(fù)極板NEP的兩面上形成負(fù)極活性物質(zhì)NAS之后，對(duì)負(fù)極板NEP實(shí)施加熱、加壓處理。該加熱、加壓處理例如在120°C以下實(shí)施。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)涂敷在負(fù)極板NEP上的負(fù)極活性物質(zhì)NAS的高密度化。如以上那樣，能夠形成負(fù)極板NEP。
[0154]接著，如圖28所示，將涂敷有隔膜SPl (SP2)及正極活性物質(zhì)PAS的正極板PEP進(jìn)行切斷、加工。由此，能夠在正極板PEP的一邊(上邊)形成呈矩形形狀的多個(gè)正極集電片PTAB。這樣，能夠形成與隔膜SPl (SP2) —體化并經(jīng)加工后的正極PEL。
[0155]同樣地，對(duì)涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)NAS的負(fù)極板NEP進(jìn)行切斷、加工。由此，能夠在負(fù)極板NEP的一邊(下邊)形成呈矩形形狀的多個(gè)負(fù)極集電片NTAB。這樣，如圖29所示，能夠在負(fù)極板NEP上形成涂敷負(fù)極活性物質(zhì)NAS并經(jīng)加工后的負(fù)極NEL。
[0156]接著，如圖30所示，將與隔膜SPl (SP2(圖中未示出)一體化而形成的正極PEL與負(fù)極NEL重疊。此時(shí)，正極PEL上形成的正極集電片PTAB和負(fù)極NEL上形成的負(fù)極集電片NTAB被配置在相反方向。
[0157]其后，如圖31所示，將帶隔膜SPl (SP2)的正極PEL和負(fù)極NEL在重疊的狀態(tài)下卷繞在軸芯CR上，形成電極卷繞體WRF。這樣，能夠形成電極卷繞體WRF。
[0158]接著，如圖32所示，將從電極卷繞體WRF的上端部突出的正極集電片PTAB連接到正極集電環(huán)PR上。同樣地,將從電極卷繞體WRF的下端部突出的負(fù)極集電片NTAB連接到負(fù)極集電環(huán)NR上。在此，正極集電片PTAB與正極集電環(huán)PR的連接以及負(fù)極集電片NTAB與負(fù)極集電環(huán)NR的連接例如利用超聲波焊接來進(jìn)行。因此，在正極PEL和隔膜SPl (SP2)以獨(dú)立部件分離地構(gòu)成的情況下，由于在正極PEL與隔膜SPl (SP2)之間存在間隙，因此，存在在上述的超聲波焊接時(shí)金屬異物飛散，金屬異物侵入到正極PEL與隔膜SPl (SP2)之間形成的間隙中的可能性。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式I中，由于正極PEL與隔膜SPl (SP2) —體地形成而不存在間隙，因此，能夠防止在超聲波焊接時(shí)產(chǎn)生的金屬異物侵入到電極卷繞體WRF的內(nèi)部并附著在正極PEL上。
[0159]接著，如圖33所示，將電極卷繞體WRF插入到外裝罐CS的內(nèi)部。而且，如圖34所示，加工外裝罐CS而形成溝DT。該溝DT是為了固定插入到外裝罐CS內(nèi)部的電極卷繞體WRF使其不在上下方向移動(dòng)而設(shè)置的。
[0160]而且，如圖35所示，向插入了電極卷繞體WRF的外裝罐CS的內(nèi)部注入電解液EL。其后，通過用蓋子密封外裝罐CS的上部，能夠制造本實(shí)施方式I中的鋰離子電池。
[0161]<實(shí)施方式I的鋰離子電池的制造方法的優(yōu)點(diǎn)>
[0162]例如，作為一體地形成正極和隔膜的制造技術(shù)，認(rèn)為是使正極活性物質(zhì)干燥并實(shí)施加壓處理后，在實(shí)施了該干燥處理和加壓處理的正極活性物質(zhì)上涂敷隔膜材料(漿液)的技術(shù)。在該技術(shù)的情況下，具有能夠比較容易實(shí)現(xiàn)正極與隔膜的一體化的優(yōu)點(diǎn)。這樣的制造技術(shù)由于在干燥后的正極活性物質(zhì)上涂敷漿液狀的隔膜材料，因此有時(shí)被稱為濕罩干(wet on dry)方式。
[0163]在上述的濕罩干方式中，例如由于涂敷含有電極材料的漿液的工序和涂敷含有隔膜材料的漿液的工序?yàn)楠?dú)立的，因此存在多個(gè)涂敷工序。即，在濕罩干方式中，涂敷含有電極材料的漿液后，使該漿液干燥，對(duì)干燥后的電極材料實(shí)施加壓處理。至此的工序可以以制造正極的現(xiàn)有的制造設(shè)備進(jìn)行。其后，存在在形成的電極材料上涂敷隔膜材料的工序，因此，除制造正極的現(xiàn)有的制造設(shè)備之外，需要涂敷隔膜材料并使其干燥的新的制造設(shè)備。由此，存在鋰離子電池的制造工序變長(zhǎng)且無法實(shí)現(xiàn)充分的成本降低的問題點(diǎn)。即，濕罩干方式為將重點(diǎn)置于制造容易性方面的技術(shù)，從進(jìn)一步推進(jìn)成本降低的觀點(diǎn)出發(fā)，可謂是有改善余地的技術(shù)。
[0164]與此相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施方式I的鋰離子電池的制造方法，在正極板上一并涂敷電極材料(正極活性物質(zhì))和隔膜材料(陶瓷及有機(jī)材料)。由此，與分別涂敷電極材料和隔膜材料的濕罩干方式相比，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的成本降低。即，在本實(shí)施方式I的鋰離子電池的制造方法中，一并涂敷漿液狀態(tài)的電極材料和漿液狀態(tài)的隔膜材料之后，將漿液狀態(tài)的電極材料和漿液狀態(tài)的隔膜材料一并干燥，其后，將干燥后的電極材料和隔膜材料一并進(jìn)行加壓處理。由此，根據(jù)本實(shí)施方式I的鋰離子電池的制造方法，可以直接應(yīng)用目前存在的正極的制造設(shè)備，隔膜材料也在電極材料上形成。由此，不需要新設(shè)置僅用于涂敷隔膜材料的另外的制造設(shè)備，因此，能夠充分地實(shí)現(xiàn)成本降低。即，通過在本實(shí)施方式I的鋰離子電池的制造方法中直接使用電極的制造線，可得到能夠?qū)崿F(xiàn)電極材料及隔膜材料的一并涂敷、一并干燥、一并加壓處理，因此能夠獲得充分的成本降低的優(yōu)點(diǎn)。予以說明，該著眼于成本降低的本實(shí)施方式I的鋰離子電池的制造方法由于在漿液狀態(tài)的電極材料上涂敷漿液狀態(tài)的隔膜材料，因此，有時(shí)被稱為濕罩濕(wet on wet)方式。
[0165](實(shí)施方式2)
[0166]<實(shí)施方式2的特征>
[0167]在上述實(shí)施方式I中，對(duì)將含有有機(jī)材料及無機(jī)材料的隔膜與正極一體化而成的鋰離子電池進(jìn)行了說明，在本實(shí)施方式2中，對(duì)將正極與隔膜一體化、并且由含有無機(jī)材料的第I絕緣膜(無機(jī)絕緣膜)和含有有機(jī)材料的第2絕緣膜(有機(jī)絕緣膜)的層疊膜形成隔膜的例子進(jìn)行說明。
[0168]圖36是表示本實(shí)施方式2的隔膜與正極的一體結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖36所示，在本實(shí)施方式2的隔膜與正極的一體結(jié)構(gòu)中，在正極板PEP的兩面上形成有正極活性物質(zhì)PAS，以與該正極活性物質(zhì)PAS直接接觸的方式形成含有例如陶瓷粉末CRS (氧化鋁或二氧化硅)等無機(jī)材料的絕緣膜IFl。而且，以與該絕緣膜IFl直接接觸的方式形成含有聚烯烴系樹脂等有機(jī)材料OM的絕緣膜IF2。S卩，在本實(shí)施方式2中，由絕緣膜IFl和絕緣膜IF2的層疊膜形成隔膜SPl (SP2)。以下，對(duì)該構(gòu)成的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說明。
[0169]例如，如上述實(shí)施方式I那樣,考慮以同時(shí)含有無機(jī)材料和有機(jī)材料的方式構(gòu)成隔膜SPl (SP2)。該情況下，在隔膜SPl (SP2)中含有熔點(diǎn)低于陶瓷的有機(jī)材料的情況下，即使因短路而產(chǎn)生溫度的異常上升，熔點(diǎn)低于陶瓷的有機(jī)材料熔融，由此，在熔點(diǎn)附近空穴(微細(xì)孔)閉塞，因此，能夠阻止正極與負(fù)極之間的鋰離子的透過。換句話說，通過在隔膜SPl (SP2)中含有熔點(diǎn)低于陶瓷的有機(jī)材料，能夠在外部短路時(shí)切斷電流，使鋰離子電池的內(nèi)部的溫度上升停止。即，如上述實(shí)施方式I那樣，通過以含有陶瓷(無機(jī)材料)和熔點(diǎn)低于陶瓷的有機(jī)材料兩者的方式構(gòu)成隔膜SPl (SP2)，耐熱性優(yōu)異，并且能夠具有切斷短路時(shí)的異常電流的關(guān)斷功能。其結(jié)果，根據(jù)上述實(shí)施方式1，能夠提供安全性高、可靠性優(yōu)異的鋰離子電池。
[0170]但是，實(shí)際地形成含有無機(jī)材料和有機(jī)材料的隔膜SPl (SP2)的情況下，存在隔膜SPl (SP2)中有機(jī)材料不均化的可能性。這樣，如果在隔膜SPl (SP2)中有機(jī)材料不均化，則在鋰離子電池的異常發(fā)熱時(shí)，有可能產(chǎn)生因隔膜SPl (SP2)內(nèi)的有機(jī)材料的不均化導(dǎo)致的空穴(微細(xì)孔)的閉塞不良。即，有機(jī)材料不均化意味著在隔膜SPl (SP2)內(nèi)存在有機(jī)材料較多地存在的區(qū)域和有機(jī)材料較少地存在的區(qū)域。于是，在有機(jī)材料少的區(qū)域中，即使有機(jī)材料熔融，絕對(duì)量也少，因此，不能填補(bǔ)多數(shù)空穴。其結(jié)果，在異常發(fā)熱時(shí)引起電極反應(yīng)的切斷不良，不能充分地發(fā)揮有機(jī)材料的熔融帶來的關(guān)斷功能的可能性升高。
[0171]與此相對(duì)，在本實(shí)施方式2中，由含有無機(jī)材料的絕緣膜IFl和含有有機(jī)材料的絕緣膜IF2的層疊膜形成隔膜SPl (SP2)。因此，在本實(shí)施方式2的隔膜SPl (SP2)中，由于無機(jī)材料和有機(jī)材料被分離，因此，不會(huì)產(chǎn)生在混合無機(jī)材料和有機(jī)材料時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)材料的不均化的問題。由此，根據(jù)本實(shí)施方式2，能夠抑制因有機(jī)材料的不均化導(dǎo)致的關(guān)斷功能的降低。即，根據(jù)本實(shí)施方式2，能夠在鋰離子電池的異常發(fā)熱時(shí)抑制因隔膜SPl (SP2)內(nèi)的有機(jī)材料的不均化導(dǎo)致的空穴(微細(xì)孔)的閉塞不良。其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式2，不會(huì)引起電極反應(yīng)的切斷不完全，能夠可靠地顯現(xiàn)關(guān)斷功能，由此，能夠有效地切斷鋰離子電池的電極反應(yīng)。
[0172]予以說明，在本實(shí)施方式2中，以在正極的兩面粘接隔膜SPl和隔膜SP2并一體化的方式構(gòu)成，所以，能夠消除在正極與隔膜SPl之間或者正極與隔膜SP2之間產(chǎn)生的間隙。其結(jié)果，能夠防止因金屬異物導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)的內(nèi)部短路，由此，能夠提高鋰離子電池的可靠性。
[0173]<實(shí)施方式2的鋰離子電池的制造方法>
[0174]本實(shí)施方式2的鋰離子電池如上所述構(gòu)成，以下，一邊參照附圖一邊對(duì)其制造方法進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式2中，也對(duì)正極、陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM以層狀一體化而形成的例子進(jìn)行說明。
[0175]首先，如圖10及圖11所示，利用與上述的實(shí)施方式I同樣的方法制作含有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SL1。進(jìn)一步，在本實(shí)施方式2中，例如，如圖37所示，準(zhǔn)備氧化鋁(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)等陶瓷粉末CRS (粒徑例如為4 μ m)。而且，如圖38所示，形成使例如由聚偏氟乙烯構(gòu)成的粘結(jié)劑(粘合劑)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的溶液，在該溶液中混煉陶瓷粉末CRS，制作漿液SL4。同樣地，在本實(shí)施方式2中，例如，如圖39所示，準(zhǔn)備例如由以高密度聚乙烯(熔點(diǎn):130?137°C )及直鏈狀低密度聚乙烯(熔點(diǎn):122?124°C )等為代表的聚烯烴系樹脂構(gòu)成的有機(jī)材料OM(粒徑例如為I μ m)。而且，如圖40所示，形成使例如由聚偏氟乙烯構(gòu)成的粘結(jié)劑(粘合劑)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的溶液，在該溶液中混煉有機(jī)材料0M，制作漿液SL5。
[0176]其后，如圖41所示，將含有正極活性物質(zhì)PAS和粘結(jié)劑(粘合劑)的漿液SLl涂敷在正極板(正極集電體)PEP上。具體而言，如圖41所示，例如使用金屬型涂料機(jī)DC，在由鋁構(gòu)成的正極板PEP上涂敷正極活性物質(zhì)PAS (也包含導(dǎo)電助劑)。接著，使用金屬型涂料機(jī)DC，在涂敷于正極板PEP上的漿液SLl上涂敷混煉有陶瓷粉末CRS的漿液SL4。接著，使用金屬型涂料機(jī)DC，在漿液SL4上涂敷混煉有有機(jī)材料OM的漿液SL5。在此，首先對(duì)使用金屬型涂料機(jī)DC在正極板PEP上涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl之后，在該漿液SLl上涂敷混煉有陶瓷粉末CRS的漿液SL4，進(jìn)一步涂敷混煉有有機(jī)材料OM的漿液SL5的逐次涂敷法進(jìn)行說明，但也可以使用如下的同時(shí)涂敷法:例如，在正極板PEP上使用金屬型涂料機(jī)DC同時(shí)涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl、混煉有陶瓷粉末CRS的漿液SL4和混煉有有機(jī)粒子的漿液SL5。
[0177]接著，如圖42所示，使涂敷在正極板PEP上的漿液SLl和漿液SL4及漿液SL5干燥。具體而言，通過例如在120°C以下對(duì)正極板PEP加熱，使涂敷在正極板PEP上的漿液SLl和漿液SL4及漿液SL5干燥。此處的加熱處理需要設(shè)定為構(gòu)成有機(jī)材料OM的有機(jī)粒子不熔融的溫度。由此，能夠在正極板PEP上形成正極活性物質(zhì)PAS，在該正極活性物質(zhì)PAS上形成含有陶瓷粉末CRS的絕緣膜IFl。然后，能夠在該絕緣膜IFl上形成含有有機(jī)材料OM的絕緣膜IF2。
[0178]而且，在正極板PEP的一個(gè)面(第一面)上形成正極活性物質(zhì)PAS及含有陶瓷粉末CRS的絕緣膜IFl和含有有機(jī)材料OM的絕緣膜IF2之后，如圖43所示，在正極板PEP的另一面(第二面)上涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SL1、混煉有陶瓷粉末CRS的漿液SL4和混煉有有機(jī)材料OM的漿液SL5。其后，通過例如在120°C以下對(duì)正極板PEP加熱，使涂敷在正極板PEP的另一面上的漿液SLl及漿液SL4和漿液SL5干燥。由此，如圖44所示，能夠在正極板PEP的另一面上也在正極板PEP上形成正極活性物質(zhì)PAS，在該正極活性物質(zhì)PAS上形成含有陶瓷粉末CRS的絕緣膜IFl。而且，能夠在該絕緣膜IFl上形成含有有機(jī)材料OM的絕緣膜IF2。
[0179]這樣，在正極板PEP的兩面上形成正極活性物質(zhì)PAS及絕緣膜IFl和絕緣膜IF2之后，如圖45所示，對(duì)正極板PEP實(shí)施使用滾筒RL的加熱、加壓處理。該加熱、加壓處理例如在120°C以下實(shí)施。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)涂敷在正極板PEP上的正極活性物質(zhì)PAS的高密度化。如以上那樣操作，如圖36所示，能夠在正極板PEP的兩面上形成正極活性物質(zhì)PAS，以與該正極活性物質(zhì)PAS直接接觸的方式形成含有例如陶瓷(氧化鋁或二氧化硅)等無機(jī)材料的絕緣膜IF1。然后，能夠以與該絕緣膜IFl直接接觸的方式形成含有聚烯烴系樹脂等有機(jī)材料的絕緣膜IF2。S卩，在本實(shí)施方式2中，能夠由絕緣膜IFl和絕緣膜IF2的層疊膜形成隔膜 SPl (SP2)。
[0180]根據(jù)本實(shí)施方式2，由于將包含由陶瓷粉末CRS構(gòu)成的絕緣膜IFl和由有機(jī)材料OM構(gòu)成的絕緣膜IF2的隔膜SPl (SP2)與正極一并進(jìn)行干燥、加壓并以層狀一體化形成，因此可得到能夠削減工序數(shù)、能夠削減制造成本的優(yōu)點(diǎn)。另外，在電池異常發(fā)熱時(shí)不引起因隔膜SP1(SP2)內(nèi)的有機(jī)粒子的不均化導(dǎo)致的閉塞不良造成的電極反應(yīng)的切斷不完全，能夠可靠地顯現(xiàn)關(guān)斷功能，切斷電極反應(yīng)。
[0181]予以說明，以后的工序與上述實(shí)施方式I大致相同，因此，省略再次的說明。如上所述，能夠制造本實(shí)施方式2的鋰離子電池。
[0182](實(shí)施方式3)
[0183]<實(shí)施方式3中的特征>
[0184]本實(shí)施方式3的鋰離子電池的構(gòu)成與上述實(shí)施方式2的鋰離子電池的構(gòu)成幾乎同樣。即，在上述實(shí)施方式2中，對(duì)將正極與隔膜一體化、并且由含有無機(jī)材料的第I絕緣膜和含有有機(jī)材料的第2絕緣膜的層疊膜形成隔膜的例子進(jìn)行了說明。在本實(shí)施方式3中，對(duì)將正極與隔膜一體化、并且由含有有機(jī)材料的第I絕緣膜(有機(jī)絕緣膜)和含有無機(jī)材料的第2絕緣膜(無機(jī)絕緣膜)的層疊膜形成隔膜的例子進(jìn)行說明。
[0185]圖46是表示本實(shí)施方式3的隔膜與正極的一體結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖46所示，在本實(shí)施方式3的隔膜與正極的一體結(jié)構(gòu)中，在正極板PEP的兩面上形成有正極活性物質(zhì)PAS，以與該正極活性物質(zhì)PAS直接接觸的方式形成含有例如聚烯烴系樹脂等有機(jī)材料OM的絕緣膜IFl。而且，以與該絕緣膜IFl直接接觸的方式形成含有陶瓷粉末CRS (氧化鋁或二氧化硅)等無機(jī)材料的絕緣膜IF2。S卩，在本實(shí)施方式3中，由絕緣膜IFl和絕緣膜IF2的層疊膜形成隔膜SPl (SP2)。
[0186]這樣，在本實(shí)施方式3中，由含有有機(jī)材料的絕緣膜IFl和含有無機(jī)材料的絕緣膜IF2的層疊膜形成隔膜SPl (SP2)。因此，在本實(shí)施方式3的隔膜SPl (SP2)中，由于無機(jī)材料和有機(jī)材料被分離，因此，不會(huì)產(chǎn)生在混合無機(jī)材料和有機(jī)材料時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)材料的不均化的問題。由此，根據(jù)本實(shí)施方式3，與上述實(shí)施方式2同樣地，能夠抑制因有機(jī)材料的不均化導(dǎo)致的關(guān)斷功能的降低。即，根據(jù)本實(shí)施方式3，能夠在鋰離子電池的異常發(fā)熱時(shí)抑制因隔膜SP1(SP2)內(nèi)的有機(jī)材料的不均化導(dǎo)致的空穴(微細(xì)孔)的閉塞不良。其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式3，不引起電極反應(yīng)的切斷不完全，能夠可靠地顯現(xiàn)關(guān)斷功能，由此，能夠有效地切斷鋰離子電池的電極反應(yīng)。
[0187]予以說明，在本實(shí)施方式3中，以在正極的兩面上粘接隔膜SPl和隔膜SP2并一體化的方式構(gòu)成，所以，能夠消除在正極與隔膜SPl之間或者正極與隔膜SP2之間產(chǎn)生的間隙。其結(jié)果，能夠防止因金屬異物導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)的內(nèi)部短路，由此，能夠提高鋰離子電池的可靠性。
[0188]<實(shí)施方式3的鋰離子電池的制造方法>
[0189]本實(shí)施方式3的鋰離子電池如上所述構(gòu)成，以下，一邊參照附圖一邊對(duì)其制造方法進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式3中，也對(duì)正極和陶瓷粉末CRS和有機(jī)材料OM以層狀一體化而形成的例子進(jìn)行說明。
[0190]如圖47所示，例如使用金屬型涂料機(jī)DC，在由鋁構(gòu)成的正極板PEP上涂敷含有正極活性物質(zhì)PAS (也包含導(dǎo)電助劑)的漿液SL1。接著，使用金屬型涂料機(jī)DC，在涂敷于正極板PEP上的漿液SLl上涂敷混煉有有機(jī)材料OM的漿液SL5。其后，使用金屬型涂料機(jī)DC，在含有有機(jī)材料OM的漿液SL5上涂敷混煉有陶瓷粉末CRS的漿液SL4。在此，首先對(duì)使用金屬型涂料機(jī)DC在正極板PEP上涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl之后，在該正極活性物質(zhì)PAS上涂敷混煉有有機(jī)材料OM的漿液SL5、進(jìn)一步涂敷混煉有陶瓷粉末CRS的漿液SL4的逐次涂敷法進(jìn)行說明，但也可以使用如下的同時(shí)涂敷法:例如，使用金屬型涂料機(jī)DC同時(shí)在正極板PEP上涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl、混煉有有機(jī)材料OM的漿液SL5和混煉有陶瓷粉末CRS的漿液SL4。
[0191]接著，如圖48所示，使涂敷在正極板PEP上的漿液SLl及漿液SL5和漿液SL4干燥。具體而言，通過例如在120°C以下對(duì)正極板PEP加熱，使涂敷在正極板PEP上的漿液SLl及漿液SL5和漿液SL4干燥。此處的加熱處理需要設(shè)定為構(gòu)成有機(jī)材料OM的有機(jī)粒子不熔融的溫度。由此，能夠在正極板PEP上形成正極活性物質(zhì)PAS，在該正極活性物質(zhì)PAS上形成含有有機(jī)材料OM的絕緣膜IFl。而且，能夠在該絕緣膜IFl上形成含有陶瓷粉末CRS的絕緣膜IF2。
[0192]而且，在正極板PEP的一個(gè)面(第一面)上形成正極活性物質(zhì)PAS及含有陶瓷粉末CRS的絕緣膜IF2和含有有機(jī)材料OM的絕緣膜IFl之后，如圖49所示，在正極板PEP的另一面(第二面)上涂敷混煉有正極活性物質(zhì)PAS的漿液SLl、混煉有有機(jī)材料OM的漿液SL5和混煉有陶瓷粉末CRS的漿液SL4。其后，通過例如在120°C以下對(duì)正極板PEP加熱，使涂敷在正極板PEP的另一面上的漿液SLl及漿液SL5和漿液SL4干燥。由此，如圖50所示，能夠在正極板PEP的另一面也在正極板PEP上形成正極活性物質(zhì)PAS，在該正極活性物質(zhì)PAS上形成含有有機(jī)材料OM的絕緣膜IFl。而且，能夠在該絕緣膜IFl上形成含有陶瓷粉末CRS的絕緣膜IF2。
[0193]這樣，在正極板PEP的兩面上形成正極活性物質(zhì)PAS及絕緣膜IFl和絕緣膜IF2之后，如圖51所示，對(duì)正極板PEP實(shí)施使用滾筒RL的加熱、加壓處理。該加熱、加壓處理例如在120°C以下實(shí)施。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)涂敷在正極板PEP上的正極活性物質(zhì)PAS的高密度化。如以上那樣，如圖46所示，能夠在正極板PEP的兩面上形成正極活性物質(zhì)PAS，以與該正極活性物質(zhì)PAS直接接觸的方式形成含有例如聚烯烴系樹脂等有機(jī)材料的絕緣膜IFl。而且，能夠以與該絕緣膜IFl直接接觸的方式形成含有陶瓷(氧化鋁或二氧化硅)等無機(jī)材料的絕緣膜IF2。S卩，在本實(shí)施方式3中，能夠由絕緣膜IFl和絕緣膜IF2的層疊膜形成隔膜 SPl (SP2)。
[0194]根據(jù)本實(shí)施方式3，由于將包含由有機(jī)材料OM構(gòu)成的絕緣膜IFl和由陶瓷粉末CRS構(gòu)成的絕緣膜IF2的隔膜SPl (SP2)和正極一并進(jìn)行干燥、加壓并以層狀一體化形成，因此，可得到能夠削減工序數(shù)、能夠削減制造成本的優(yōu)點(diǎn)。另外，在電池異常發(fā)熱時(shí)不引起因隔膜SP1(SP2)內(nèi)的有機(jī)粒子的不均化導(dǎo)致的閉塞不良引起的電極反應(yīng)的切斷不良，能夠可靠地顯現(xiàn)關(guān)斷功能，切斷電極反應(yīng)。
[0195]予以說明，以后的工序與上述實(shí)施方式I幾乎同樣，因此，省略再次的說明。如上所述，能夠制造本實(shí)施方式3的鋰離子電池。
[0196]以上對(duì)本發(fā)明人所提出的發(fā)明基于其實(shí)施方式進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍可進(jìn)行各種變更而無需明言。
[0197]予以說明，在實(shí)施方式I?3中，對(duì)在正極的兩面上一體地形成隔膜的例子進(jìn)行了說明，但本申請(qǐng)發(fā)明的技術(shù)思想并不限于此。例如，也可以在正極的一個(gè)面上一體地形成隔膜，并且在負(fù)極的一個(gè)面上一體地形成另一隔膜，進(jìn)一步，本申請(qǐng)發(fā)明的技術(shù)思想也可以適用于在負(fù)極的兩面上一體地形成隔膜的情況。
[0198]在此，如上述實(shí)施方式I中所說明的那樣，因金屬異物的溶解、析出這樣的機(jī)理導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路，原因是在正極上附著金屬異物。因此，為了有效地抑制因金屬異物的溶解、析出這樣的機(jī)理導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路，使得在正極上不附著金屬異物是重要的。由此，在本申請(qǐng)發(fā)明的技術(shù)思想中，與隔膜一體地形成的電極可以為正極和負(fù)極的任一方，但特別地從有效地抑制因金屬異物的溶解、析出這樣的機(jī)理導(dǎo)致的鋰離子電池的內(nèi)部短路的觀點(diǎn)出發(fā)，如上述實(shí)施方式I?3中所說明的那樣，優(yōu)選在正極的兩面一體地形成隔膜的構(gòu)成。
[0199]另外，在上述實(shí)施方式I?3中，以鋰離子電池為例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)思想進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的技術(shù)思想并不限定于鋰離子電池，可以廣泛適用于具備有正極、負(fù)極及電分離正極與負(fù)極的隔膜的蓄電裝置(例如電池或電容器等)。
[0200]工業(yè)上的可利用性
[0201]本發(fā)明例如可以廣泛應(yīng)用于制造以鋰離子電池為代表的電池的制造業(yè)。
[0202]符號(hào)說明
[0203]CAP 電池蓋
[0204]CR 軸芯
[0205]CRS 陶瓷粉末[0206]CS外裝罐
[0207]CU充電器
[0208]DC金屬型涂料機(jī)
[0209]DCl金屬型涂料機(jī)
[0210]DC2金屬型涂料機(jī)
[0211]EL電解液
[0212]IFl絕緣膜
[0213]IF2絕緣膜
[0214]LIB鋰離子電池
[0215]NAS負(fù)極活性物質(zhì)
[0216]NEL負(fù)極
[0217]NEP負(fù)極板
[0218]NR 負(fù)極集電環(huán)
[0219]NT負(fù)極引線板
[0220]NTAB負(fù)極集電片
[0221]OM有機(jī)材料
[0222]PAS正極活性物質(zhì)
[0223]PEL正極
[0224]PEP正極板
[0225]PMPl供給泵
[0226]PMP2供給泵
[0227]PR正極集電環(huán)
[0228]PT正極引線板
[0229]PTAB正極集電片
[0230]RL滾筒
[0231]RLl滾筒
[0232]SLl漿液
[0233]SL2漿液
[0234]SL3漿液
[0235]SL4漿液
[0236]SL5漿液
[0237]SP隔膜
[0238]SPl隔膜
[0239]SP2隔膜
[0240]WRF電極卷繞體
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池的制造方法，其特征在于，包括: (a)在電極板上涂敷含有活性物質(zhì)的第I漿液，在所述第I漿液上涂敷含有有機(jī)粒子和無機(jī)粒子的第2漿液的工序； (b)在所述(a)工序后，使涂敷的所述第I漿液及第2漿液干燥，由此在所述電極板上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成含有所述有機(jī)粒子及所述無機(jī)粒子的隔膜的工序; (C)在所述(b)工序后，對(duì)所述活性物質(zhì)及所述隔膜實(shí)施加熱下的加壓處理的工序。
2.權(quán)利要求1所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，在所述(a)工序的階段，所述有機(jī)粒子的平均粒徑比所述無機(jī)粒子的平均粒徑小。
3.權(quán)利要求1所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述有機(jī)粒子由聚烯烴系樹脂構(gòu)成。
4.權(quán)利要求1所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述無機(jī)粒子由陶瓷構(gòu)成。
5.權(quán)利要求4所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述無機(jī)粒子由氧化鋁或二氧化硅構(gòu)成。
6.一種鋰離子電池的制造方法，其特征在于，包括: (a)在電極板的第一面上涂敷含有活性物質(zhì)的第I漿液，在所述第I漿液上涂敷含有有機(jī)粒子和無機(jī)粒子的第2漿液的工序； (b)在所述(a)工序后，使涂敷在所述第一面上的所述第I漿液及所述第2漿液干燥，由此在所述電極板的所述第一面上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成含有所述有機(jī)粒子及所述無機(jī)粒子的第I隔膜的工序； (c)在所述(b)工序后，在與所述電極板的所述第一面相反側(cè)的第二面上涂敷所述第I漿液，在所述第I漿液上涂敷所述第2漿液的工序； (d)在所述(c)工序后，使涂敷在所述第二面上的所述第I漿液及所述第2漿液干燥，由此在所述電極板的所述第二面上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成含有所述有機(jī)粒子及所述無機(jī)粒子的第2隔膜的工序； (e)在所述(d)工序后，對(duì)形成在所述第一面的所述活性物質(zhì)及所述第I隔膜和形成在所述第二面的所述活性物質(zhì)及所述第2隔膜實(shí)施加熱下的加壓處理的工序。
7.—種鋰離子電池的制造方法，其特征在于，包括: (a)在電極板上涂敷含有活性物質(zhì)的第I漿液，在所述第I漿液上涂敷含有第I物質(zhì)的第2漿液，在所述第2漿液上涂敷含有與所述第I物質(zhì)不同的第2物質(zhì)的第3漿液的工序; (b)在所述(a)工序后，使涂敷的所述第I漿液、第2漿液及所述第3漿液干燥，由此在所述電極板上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成由含有所述第I物質(zhì)的第I絕緣膜和含有所述第2物質(zhì)的第2絕緣膜構(gòu)成的隔膜的工序； (c)在所述(b)工序后，對(duì)所述活性物質(zhì)及所述隔膜實(shí)施加熱下的加壓處理的工序。
8.權(quán)利要求7所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述第I物質(zhì)為無機(jī)粒子，所述第2物質(zhì)為有機(jī)粒子，所述第I絕緣膜為含有所述無機(jī)粒子的無機(jī)絕緣膜，所述第2絕緣膜為含有所述有機(jī)粒子的有機(jī)絕緣膜。
9.權(quán)利要求8所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述第I物質(zhì)為陶瓷，所述第2物質(zhì)為聚烯烴系樹脂。
10.權(quán)利要求9所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述第I物質(zhì)為氧化鋁或二氧化硅。
11.權(quán)利要求7所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述第I物質(zhì)為有機(jī)粒子，所述第2物質(zhì)為無機(jī)粒子，所述第I絕緣膜為含有所述有機(jī)粒子的有機(jī)絕緣膜，所述第2絕緣膜為含有所述無機(jī)粒子的無機(jī)絕緣膜。
12.權(quán)利要求11所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述第I物質(zhì)為聚烯烴系樹脂，所述第2物質(zhì)為陶瓷。
13.權(quán)利要求12所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述第2物質(zhì)為氧化鋁或二氧化硅。
14.一種鋰離子電池的制造方法，其特征在于，包括: (a)在電極板的第一面上涂敷含有活性物質(zhì)的第I漿液，在所述第I漿液上涂敷含有第I物質(zhì)的第2漿液，在所述第2漿液上涂敷含有與所述第I物質(zhì)不同的第2物質(zhì)的第3漿液的工序； (b)在所述(a)工序后，使在所述第一面上涂敷的所述第I漿液、所述第2漿液及所述第3漿液干燥，由此在所述電極板的所述第一面上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成由含有所述第I物質(zhì)的第I絕緣膜和含有所述第2物質(zhì)的第2絕緣膜構(gòu)成的第I隔膜的工序； (c)在所述(b)工序后，在與所述電極板的所述第一面相反側(cè)的第二面上涂敷所述第I漿液，在所述第I漿液上涂敷所述第2漿液，在所述第2漿液上涂敷所述第3漿液的工序； (d)在所述(c)工序后，使在所述第二面上涂敷的所述第I漿液、所述第2漿液及所述第3漿液干燥，由此在所述電極板的所述第二面上形成所述活性物質(zhì)，在所述活性物質(zhì)上形成由含有所述第I物質(zhì)的所述第I絕緣膜和含有所述第2物質(zhì)的所述第2絕緣膜構(gòu)成的第2隔膜的工序； (e)在所述(d)工序后，對(duì)形成在所述第一面的所述活性物質(zhì)及所述第I隔膜和形成在所述第二面的所述活性物質(zhì)及所述第2隔膜實(shí)施加熱下的加壓處理的工序。
15.一種鋰離子電池，其特征在于，包括: (a)正極、 (b)負(fù)極、和 (C)與所述正極和所述負(fù)極中的任一個(gè)電極一體化的隔膜， 所述隔膜含有有機(jī)粒子和無機(jī)粒子， 所述有機(jī)粒子的平均粒徑比所述無機(jī)粒子的平均粒徑小。
16.權(quán)利要求15所述的鋰離子電池，其特征在于，所述有機(jī)粒子由聚烯烴系樹脂構(gòu)成，所述無機(jī)粒子由陶瓷構(gòu)成。
17.權(quán)利要求16所述的鋰離子電池，其特征在于，所述無機(jī)粒子由氧化鋁、或者陶瓷構(gòu)成。
18.一種鋰離子電池，其特征在于，包括: (a)正極、 (b)負(fù)極、和(C)與所述正極和所述負(fù)極中的任一方的電極一體化的隔膜， 所述隔膜具有: (cl)形成在所述電極上的第I絕緣膜和 (c2)形成在所述第I絕緣膜上的第2絕緣膜。
19.權(quán)利要求18所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第I絕緣膜為含有無機(jī)粒子的無機(jī)絕緣膜，所述第2絕緣膜為含有有機(jī)粒子的有機(jī)絕緣膜。
20.權(quán)利要求19所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第I絕緣膜為含有陶瓷的所述無機(jī)絕緣膜，所述第2絕緣膜為含有聚烯烴系樹脂的所述有機(jī)絕緣膜。
21.權(quán)利要求20所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第I絕緣膜為含有氧化鋁或二氧化硅的所述無機(jī)絕緣膜。
22.權(quán)利要求18所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第I絕緣膜為含有有機(jī)粒子的有機(jī)絕緣膜，所述第2絕緣膜為含有無機(jī)粒子的無機(jī)絕緣膜。
23.權(quán)利要求22所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第I絕緣膜為含有聚烯烴系樹脂的所述有機(jī)絕緣膜，所述第2絕緣膜為含有陶瓷的所述無機(jī)絕緣膜。
24.權(quán)利要求23所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第2絕緣膜為含有氧化鋁或二氧化硅的所述無機(jī)絕緣膜。
【文檔編號(hào)】H01M2/16GK103999268SQ201280062019
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月16日
【發(fā)明者】加賀祐介, 西龜正志, 高原洋一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所