鋰二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰二次電池。詳細(xì)而言,涉及能夠應(yīng)用于車輛搭載用電源的鋰二次電 池。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰二次電池的重量輕且可得到高能量密度,因此優(yōu)選用作個人計算機和便攜終端 等所謂的便攜電源或車輛驅(qū)動用電源。特別是作為電動汽車、混合動力汽車等車輛的驅(qū)動 用高輸出電源的重要性高。在這種鋰二次電池中,通過作為電荷載體的鋰離子(Li離子) 在正負(fù)電極間往來而進行充放電。但是例如,在負(fù)極的正極非相對部(例如負(fù)極端面),存 在Li離子被不可逆地固定的傾向,因此如果Li離子向上述正極非相對部移動,則由于應(yīng)該 有助于充放電的Li離子被不可逆地固定而存在電池容量劣化的顧慮。作為公開了限制如 上所述的Li離子移動的技術(shù)的文獻可列舉專利文獻1。另外專利文獻2中,提出了通過將 負(fù)極端面用熱熔樹脂被覆,來抑制來自負(fù)極端面的微片的脫落。
[0003] 先行技術(shù)文獻
[0004] 專利文獻1 :日本國專利申請公開第2009-188037號公報
[0005] 專利文獻2 :日本國專利申請公開第2012-014886號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明涉及鋰二次電池的改良,其目的在于提供一種能夠提高或維持循環(huán)特性等 電池特性,并且抑制高溫保存時的容量劣化的鋰二次電池。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的,通過本發(fā)明,提供一種具備包含正極活性物質(zhì)層的正極、和包 含負(fù)極活性物質(zhì)層的負(fù)極的鋰二次電池。在該鋰二次電池中,所述正極活性物質(zhì)層與所述 負(fù)極活性物質(zhì)層被配置為彼此相對。另外,所述負(fù)極活性物質(zhì)層具有區(qū)域A,所述區(qū)域A包 含沒有與所述正極活性物質(zhì)層相對的正極非相對部。此外,所述區(qū)域A包含負(fù)極活性物質(zhì)、 熱熔融性粘結(jié)劑、和感溫性增粘劑。并且,所述熱熔融性粘結(jié)劑的熔點和所述感溫性增粘劑 的凝膠化溫度全都在45°C?100°C的范圍內(nèi)。
[0008] 根據(jù)該構(gòu)成,感溫性增粘劑發(fā)揮作用以抑制高溫保存時的容量劣化。另外,通過使 正極非相對部包含感溫性增粘劑,能夠?qū)㈦姵靥匦跃S持在高水平,同時高效地抑制高溫保 存時的容量劣化。另外,熱熔融性粘結(jié)劑也發(fā)揮作用以抑制高溫保存時的容量劣化。由此, 高溫保存時的容量劣化被高效地抑制。另外,熱熔融性粘結(jié)劑的密合性優(yōu)異,因此通過與感 溫性增粘劑并用來良好地體現(xiàn)上述密合性,發(fā)揮作用以提高或維持電池特性。此外,認(rèn)為通 過將熱熔融性粘結(jié)劑與感溫性增粘劑組合使用,在電池特性的提高或維持、以及高溫保存 時的容量劣化抑制的觀點上,熱熔融性粘結(jié)劑與感溫性增粘劑成為良好的配置。由此,能夠 實現(xiàn)在沒有將熱熔融性粘結(jié)劑與感溫性增粘劑并用的情況下無法實現(xiàn)的效果、即能夠提高 或維持循環(huán)特性等電池特性,同時高效地抑制高溫保存時的容量劣化的效果。
[0009] 再者,在本說明書中所謂「熱熔融性粘結(jié)劑」,是指具有下述性質(zhì)的粘結(jié)劑:其在 常溫下為固體,如果通過加熱等使其上升到規(guī)定溫度則熔融。另外,在本說明書中所謂「感 溫性增粘劑」,可被定義為具有下述性質(zhì)的增粘劑:其在常溫下不顯示增粘作用,但如果通 過加熱等而使其上升到規(guī)定溫度,則能夠使包含該增粘劑的組合物(例如,含有濃度1?5 質(zhì)量%的感溫性增粘劑的水分散液或水溶液)的粘度上升。另外,在本說明書中的「感溫性 增粘劑的凝膠化溫度」,可以采用示差掃描熱量計(DSC)來求得。作為DSC的測定樣品,使 用含有規(guī)定濃度(例如1?5質(zhì)量%)的感溫性增粘劑的水分散液或水溶液即可。
[0010] 在此公開的鋰二次電池的一優(yōu)選方式中,在將所述熱熔融性粘結(jié)劑的熔點設(shè)為 x°c,并將所述感溫性增粘劑的凝膠化溫度設(shè)為rc時,該熱熔融性粘結(jié)劑的熔點rc與該 感溫性增粘劑的凝膠化溫度rc滿足|X-Y| <30的關(guān)系。認(rèn)為通過這樣構(gòu)成,熱熔融性粘 結(jié)劑的熔融與感溫性增粘劑帶來的凝膠化在近似的溫度范圍體現(xiàn),因此在上述溫度范圍相 互作用,熱熔融性粘結(jié)劑與感溫性增粘劑在負(fù)極活性物質(zhì)層內(nèi)容易變?yōu)榱己玫呐渲?。由此?高溫保存時的容量劣化被進一步抑制。另外,能夠?qū)崿F(xiàn)電池特性(例如循環(huán)特性)的進一 步提尚。
[0011] 在此公開的鋰二次電池的一優(yōu)選方式中,在將所述熱熔融性粘結(jié)劑的熔點設(shè)為 x°c,并將所述感溫性增粘劑的凝膠化溫度設(shè)為rc時,所述熱熔融性粘結(jié)劑的熔點rc與 所述感溫性增粘劑的凝膠化溫度rc滿足X多Y的關(guān)系。由此,認(rèn)為與熱熔融性粘結(jié)劑的熔 融同時地,或者在該熔融之前體現(xiàn)感溫性增粘劑帶來的凝膠化,變得容易控制熱熔融性粘 結(jié)劑的配置。其結(jié)果,認(rèn)為在高溫保存時的容量維持和電池特性的觀點上,熱熔融性粘結(jié)劑 與感溫性增粘劑被很好地配置。
[0012] 在此公開的鋰二次電池的一優(yōu)選方式中,所述熱熔融性粘結(jié)劑的熔點為70°C? 90°C。認(rèn)為在這樣的溫度范圍具有熔點的熱熔融性粘結(jié)劑的配置,在負(fù)極活性物質(zhì)層的正 極非相對部與上述感溫性增粘劑并用,由此從高溫保存時的容量維持和電池特性的提高、 維持的觀點來看容易變得更合適。另外,在上述的溫度范圍具有熔點的熱熔融性粘結(jié)劑能 夠作為被用于負(fù)極活性物質(zhì)層的粘結(jié)劑發(fā)揮優(yōu)異的性能(密合性)。
[0013] 在此公開的鋰二次電池的一優(yōu)選方式中,所述感溫性增粘劑為多糖類。另外,所述 感溫性增粘劑優(yōu)選為凝膠多糖(curdlan)。
[0014] 在此公開的鋰二次電池的一優(yōu)選方式中,所述熱熔融性粘結(jié)劑的平均粒徑低于 0,1 ym。通過使用這樣的粒徑小的熱熔融性粘結(jié)劑,高溫保存時的容量劣化可被更好地抑 制。
[0015] 在此公開的鋰二次電池的一優(yōu)選方式中,所述熱熔融性粘結(jié)劑的密度為I. 2g/cm3 以下。認(rèn)為即使是這樣使用輕量的粘結(jié)劑的構(gòu)成,通過配合感溫性增粘劑,負(fù)極活性物質(zhì)層 的正極非相對部中熱熔融性粘結(jié)劑也會容易進行良好的配置。
[0016] 在此公開的鋰二次電池在高溫保存時的容量劣化被抑制。另外,能夠提高或維持 循環(huán)特性等的電池特性。因此,有效利用該特征,能夠很好地作為混合動力汽車(HV)、插入 式混合動力汽車(PHV)、電動汽車(EV)等那樣的車輛的驅(qū)動電源等的二次電池利用。根據(jù) 本發(fā)明,可提供搭載了在此公開的任一種鋰二次電池(可為多個電池連接了的電池組的形 態(tài))的車輛。
【附圖說明】
[0017] 圖1是示意地表示一實施方式涉及的鋰二次電池的外形的立體圖。
[0018] 圖2是圖1的II-II線的截面圖。
[0019] 圖3是示意地表示將一實施方式涉及的電極體卷繞而制作的狀態(tài)的立體圖。
[0020] 圖4是將圖3的IV-IV線的截面放大表示的圖。
[0021] 圖5是圖4的正極片和負(fù)極片抽出并示意地表示的截面圖。
[0022] 圖6是與圖5對應(yīng)的、將負(fù)極活性物質(zhì)層的另一構(gòu)成例示意地表示的截面圖。
[0023] 圖7是將用于形成負(fù)極活性物質(zhì)層的模的一例示意地表示的立體圖。
[0024] 圖8是將具備一實施方式涉及的鋰二次電池的車輛(汽車)示意地表示的側(cè)面 圖。
【具體實施方式】
[0025] 以下,一邊參照附圖一邊說明本發(fā)明的實施方式。再者,各圖中的尺寸關(guān)系(長 度、寬度、厚度等)并不反映實際的尺寸關(guān)系。另外,在本說明書中特別涉及的事項以外的、 本發(fā)明的實施所必需的事項(例如,具備正極和負(fù)極的電極體的構(gòu)成和制法、隔板、非水電 解質(zhì)(非水電解液)的構(gòu)成和制法、電池(殼體)的形狀等電池的構(gòu)建涉及的一般技術(shù)等), 可以基于該領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù),作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的設(shè)計事項來掌握。本發(fā)明能夠基于本 說明書所公開的內(nèi)容和該領(lǐng)域的技術(shù)常識來實施。另外,在以下的附圖中,對于發(fā)揮相同作 用的部件和部位附帶相同的標(biāo)記進行說明,重復(fù)的說明有時省略或簡化。
[0026] 以下,對鋰二次電池涉及的優(yōu)選實施方式進行說明。再者,本說明書中所謂「二次 電池」,一般是指能夠反復(fù)進行充放電的電池,除了鋰二次電池等的蓄電池(即化學(xué)電池) 以外,還包含雙電層電容器等的電容器(即物理電池)。另外,在本說明書中所謂「鋰二次 電池」,是指利用Li離子作為電解質(zhì)離子,通過與正負(fù)極間的Li離子相伴的電荷移動來實 現(xiàn)充放電的二次電池。只要在此限度中,例如將Li離子以外的金屬離子(例如鈉離子)作 為電荷載體并用的二次電池也可包含在本說明書中的「鋰二次電池」中。一般被稱為鋰離 子二次電池的電池,是本說明書中的鋰二次電池所包含的典型例。
[0027] 如圖1和圖2所示,鋰二次電池100具備角型(方形)箱狀的電池殼體10、和收納 在電池殼體10內(nèi)的卷繞電極體20。電池殼體10在上表面具有開口部12。該開口部12在 將卷繞電極體20從開口部12收納到電池殼體10內(nèi)之后,由蓋體14封閉。在電池殼體10 內(nèi)還收納有非水電解質(zhì)(非水電解液)25。在蓋體14設(shè)置有外部連接用的外部正極端子 38和外部負(fù)極端子48,這些端子38、48的一部分在蓋體14的表面?zhèn)韧怀?。另外,外部正極 端子38的一部分在電池殼體10內(nèi)部與內(nèi)部正極端子37連接,夕卜部負(fù)極端子48的一部在 電池殼體10內(nèi)部與內(nèi)部負(fù)極端子47連接。
[0028] 如圖3所示,卷繞電極體20具備長片狀的正極(正極片)30、和長片狀的負(fù)極(負(fù) 極片)40。正極片30具備長的形狀的正極集電體32、和在其至少一方的表面(典型的是兩 面)形成的正極活性物質(zhì)層34。負(fù)極片40具備長的形狀的負(fù)極集電體42、和在其至少一 方的表面(典型的是兩面)形成的負(fù)極活性物質(zhì)層44。卷繞電極體20還具備長片狀的2 枚隔板(隔板片)50A、50B。正極片30和負(fù)極片40隔著2枚隔板片50A、50B層疊,以正極 片30、隔板片50A、負(fù)極片40、隔板片50B的順序?qū)盈B。該層疊體通過沿長度方向卷繞而形 成卷繞體,進而將該卷繞體從側(cè)面方向按壓壓扁由此以扁平形狀成形。再者,電極體不限定 于卷繞電極體??梢愿鶕?jù)電池的形狀、使用目的,適當(dāng)采用例如層壓型等適當(dāng)?shù)男螤?、?gòu)成。
[0029] 在卷繞電極體20的寬度方向(與卷繞方向正交的方向)的中心部,形成有在正極 集電體32表面形成的正極活性物質(zhì)層34、和在負(fù)極集電體42表面形成的負(fù)極活性物質(zhì)層 44重疊并緊密層疊了的部分。另外,在正極片30的寬度方向的一方的端部,設(shè)置有未形成 正極活性物質(zhì)層34而使正極集電體32露出的部分(正極活性物質(zhì)層非形成部36)。該正 極活性物質(zhì)層非形成部36成為從隔板片50A、50B和負(fù)極片40伸出的狀態(tài)。即,在卷繞電 極體20的寬度方向的一端,形成有正極集電體32的正極活性物質(zhì)層非形成部36重疊了的 正極集電體層疊部35。另外,在卷繞電極體20的寬度方向的另一端,與上述一端的正極片 30的情況同樣地,形成有負(fù)極集電體42的負(fù)極活性物質(zhì)層非形成部46重疊了的負(fù)極集電 體層疊部45。正極集電體層疊部35,其中間部分聚攏,采用焊接等的手段與內(nèi)部正極端子 37電連接。同樣地,負(fù)極集電體層疊部45也與內(nèi)部負(fù)極端子47電連接。
[0030] 如圖4所示,負(fù)極活性物質(zhì)層