CN101322278A - 锂离子二次电池 - Google Patents

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Abstract

将由板状的正极(12)、负极(14)以及隔板(16)重合成层状而得到的电极组(10)装入电池壳(20)，与电解液一起密封形成电池单元(1)，将多个该电池单元在模块壳中排列并包装，构成一个模块而形成锂离子二次电池，在该锂离子二次电池中，用复合膜(22)构成电池壳，在电极组的整个圆周面或一部分表面与复合膜之间装有由绝缘体形成的多孔质隔离物(30)。

Description

锂离子二次电池
技术领域
本发明涉及锂离子二次电池，具体涉及锂离子二次电池的电池壳。
背景技术
通常，锂离子二次电池被模块化，将由板状的正极、负极和隔板相互重合成层状的电极组装入电池壳，与电解液一起密封形成一个电池单元，将多个该电池单元在模块壳中排列并包装，从而构成一个模块。
以往，电池壳和模块壳一般均由不变形的例如树脂制或金属制的硬壳来构成。
因此，由硬壳构成的模块壳的内容量为既定值，所以模块壳内收纳的多个电池单元的总体积也为既定值。
若同以往那样使电池壳与模块壳同样用硬壳构成，则电池壳的壁厚较厚，以至于仅仅因为该壁厚使电池壳内能收纳的电极板的数目受到限制，同时使电池壳内的容量受到限制。
另外，为了提高将电极组收纳于电池壳的作业性，有必要在电池壳侧设置多余空间，但在由不变形的硬壳构成电池壳时，难以高效设置多余空间，能进行收纳的内容量也受到限制。
如上所述，当由硬壳构成电池壳时，存在由于内容量受到限制而难以实现锂离子二次电池模块的小型大容量化的问题。
此时，若增加一个电池壳的容量，虽然整体上能减少电池壳壁厚的总体积，但一个电池壳体积增加会产生以下新的问题：模块壳内可插入的电池壳数减少，若不改变电极板、电解液等则电压会下降。
因此，人们考虑将电池壳形成为包装型袋壳(ラツピング型パウチケ一ス)，用复合膜包覆电极组后减压密合而构成锂离子二次电池(参照日本专利特开2004-103415号公报)。
如上所述，若由包装型袋壳构成电池壳，则可使电池壳的壁厚变薄，无需多余空间即可将电极组容易地收纳于电池壳中，不改变电池壳的外部尺寸即可构成锂离子二次电池。另外，至少使模块壳由硬壳构成，这样就能充分吸收来自外部的冲击。
但是，若如上所述那样将电极组单纯用复合膜包覆，则复合膜与电极组之间的密合程度提高，在使用液体状电解液的锂离子二次电池中，存在无法将电解液充分注入复合膜与电极组之间的问题。
如上所述，当无法将电解液充分注入电池壳内时，会出现内部电阻增加等不良现象，导致发电效率下降，并不理想。另外，上述公报所公开的技术中，在复合膜与电极组之间还装有弹性体，但此时情况也相同。
因此，考虑降低复合膜与电极组的密合程度，但如上述那样反过来使密合程度降低时，则存在以下问题：电池壳的形状变得不稳定，对包装成模块壳的包装性即锂离子二次电池的制造作业性产生不利影响。而且，若仅简单地降低密合程度的话，复合膜与电极组之间的间隙会出现不均，无法均匀地注入电解液，也存在无法充分提高发电效率这一问题。
发明的揭示
本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于提供制造作业性不下降的能实现小型大容量化的锂离子二次电池。
为达成此目的，本发明的锂离子二次电池是将由板状的正极、负极和隔板重合成层状的电极组装入电池壳，与电解液一起密封形成电池单元，将多个该电池单元在模块壳内排列，包装成一个模块而构成的锂离子二次电池，其特征在于，由复合膜构成上述电池壳，在上述电极组的整个圆周面或一部分表面与上述复合膜之间装有由绝缘体形成的多孔质隔离物。
因此，电解液在由绝缘体形成的多孔质隔离物的各孔内很好地贮存，即使在复合膜与该隔离物的密合度高的情况下，也可以将电解液充分注入复合膜与电极组之间。
籍此，可以使电池壳的壁厚变薄，且无需多余空间即可将电极组容易地收纳于电池壳，避免电池壳的形状变得不稳定从而防止包装成模块壳的包装性即制造作业性的下降，同时能提高发电效率，实现锂离子二次电池的小型大容量化。
此时，上述多孔质隔离物优选由规定硬度以上的硬质材料形成。
籍此，可以防止该隔离物变形，避免各孔的容积意外改变，从而能一直将电解液很好地贮存于各孔内，切实提高发电效率。
附图的简单说明
图1是本发明涉及的锂离子二次电池的电池单元的立体图。
图2是本发明涉及的锂离子二次电池的电池单元的分解立体图。
图3是沿图1的A-A线的截面图的一部分。
实施发明的最佳方式
以下，结合附图说明本发明的实施方式。
图1表示本发明涉及的锂离子二次电池的电池单元1的立体图，图2表示该电池单元1的分解立体图，图3表示沿图1的A-A线的截面图的一部分。
电池单元1是模块化锂离子二次电池的一个构成单元，通过在由树脂或金属制的硬壳构成的模块壳(未图示)中收纳多个电池单元1来构成锂离子二次电池。
电池单元1一般通过将由分别多个正极板12、负极板14以及隔板16重合成层状得到的电极组10和电解液收纳于由复合膜22形成的电池壳20内并减压，使电极组10与复合膜22密合后密封来构成。
正极板12具有在由铝等构成的正极集电体的两面集聚正极材料的结构，作为该正极板12的材料，例如采用锂锰氧化物(LiMn2O4)、锂镍氧化物(LiNiO2)等。
负极板14具有在由铜等构成的负极集电体的两面集聚负极材料的结构，作为该负极板14的材料，例如采用石墨、优选采用非晶质碳类材料等。
隔板16使正极板12与负极板14绝缘，作为该隔板16的材料，例如采用聚乙烯、聚丙烯等。
另外，上述正极板12、负极板14和隔板16的结构为公知，在此省略有关它们的详细说明。
复合膜22例如由热粘接性树脂膜、铝箔、高刚性树脂膜层压而成的高分子金属复合膜构成，用超声波粘接等即可容易地将表面的热粘接性树脂膜之间粘接，或将热粘接性树脂膜与其他同质的树脂粘接。因此，用复合膜22即可简单地构成作为包装型袋壳的电池壳20，易于将电极组10和电解液密封在该电池壳20内。
本发明涉及的锂离子二次电池在除电极组10的上下表面以外的侧面的整个圆周(一部分表面)与复合膜22之间安装有由绝缘体形成的多孔质隔离物30。也就是说，电池单元1的结构为：将侧面被多孔质隔离物30包覆的电极组10和电解液收纳于由复合膜22构成的电池壳20内并减压，使电极组10或隔离物30与复合膜22密合后密封。
具体而言，如图1所示，在电极组10的上部突出正极端子13和负极端子15并设有树脂盖25，复合膜22围绕多孔质隔离物30卷绕而与该隔离物30密合，将端部之间粘接(以斜线表示)后，上部沿整个圆周与该树脂盖25的侧面粘接(以斜线表示)，下部则相互粘接(以斜线表示)而被密封。即，复合膜22在电极组10的侧面部分与多孔质隔离物30密合而构成作为包装型袋壳的电池壳20。
多孔质隔离物30例如由具有规定硬度以上的硬度的硬质材料(硬质树脂等)构成，其厚度例如为电极组10的厚度(例如10mm)的1/10以下(例如1mm以下)。
而且，在多孔质隔离物30上均匀地设有多个贯通的微孔32，各微孔32具有能在内部充分保持电解液的结构。
以下，对具有上述结构的本发明涉及的锂离子二次电池的电池单元1的作用进行说明。
如上所述，在电极组10的侧面的整个圆周与复合膜22之间装有多孔质隔离物30，构成电池壳20，籍此，填充的电解液的一部分由于毛细管现象等而渗入该多孔质隔离物30的微孔32中并被保持。
如上所述，若在微孔32的内部保持电解液，则如图3所示，即使在复合膜22与隔离物30的密合度高的情况下，即，复合膜22无间隙地张贴于隔离物30的情况下，电解液也可以均匀地切实注入电极组10与复合膜22之间。
因此，用复合膜22构成作为包装型袋壳的电池壳20时，可以使电池壳20的壁厚(膜厚)变薄，无需多余空间即可容易地将电极组10收纳于电池壳20内，而且还能防止锂离子二次电池的内部电阻上升，从而提高发电效率。
由于复合膜22与隔离物30的密合度高，因而可以防止电池壳20的形状变得不稳定，能防止电池壳20包装成模块壳时的包装性即制造作业性的下降。
如上所述，本发明涉及的锂离子二次电池可以防止制造作业性的下降并提高发电效率，还能很好地实现锂离子二次电池的小型大容量化。
多孔质隔离物30由硬质材料构成，因而能防止隔离物30的变形(主要是弹性变形)并避免各微孔32的容积意外变化，从而能将电解液一直很好地贮存于各微孔32内，可切实提高发电效率。
另外，通过改变微孔32的数量(开口率)、各微孔32的开口径以及隔离物30的厚度，即可容易地调节电极组10与复合膜22之间的电解液的注入量。
以上，对本发明涉及的锂离子二次电池的实施方式进行了说明，但实施方式不限于上述内容。
例如，上述实施方式中仅在电极组10的侧面的整个圆周设置多孔质隔离物30，但当复合膜22不仅与电极组10的侧面周围密合而且还与上下表面周围密合来构成电池壳20时，优选在包含该上下表面在内的电极组10的整个圆周面(除正极端子13和负极端子15外)设置多孔质隔离物30。
另外，也可以不在电极组10侧面的整个圆周面上设置多孔质隔离物30，而仅在该电极组10侧面中相对向的一对侧面上设置，这样也可以获得充分的效果。
在上述实施方式中，通过形成大量截面形状为圆形的微孔32来构成多孔质隔离物30，但只要孔内能保持电解液，微孔32的截面形状可以是任意形状，例如可以由网状结构的部件来构成多孔质隔离物30。

Claims (2)

1.锂离子二次电池，其特征在于，
是一种将由板状的正极、负极和隔板重合成层状而得到的电极组装入电池壳，与电解液一起密封以形成电池单元，将多个所述电池单元在模块壳中排列并包装成一个模块而构成的锂离子二次电池，
用复合膜构成所述电池壳，
在所述电极组的整个圆周表面或一部分表面与所述复合膜之间装有由绝缘体构成的多孔质隔离物。
2.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，
所述多孔质隔离物由规定硬度以上的硬质材料构成。
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