CN101809780B - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的电池包括：具有底部、侧壁和上部开口的电池壳体，电极组，电解质以及覆盖收纳着电极组和电解质的电池壳体的上部开口的封口板；电极组包括正极、负极以及介于正极和负极之间的隔膜；垫圈介于电池壳体的开口部和封口板之间；在电池壳体的开口部和垫圈之间具有第1高电阻层，或者在封口板和垫圈之间具有第2高电阻层。由此，即使在垫圈万一发生破损的情况下，也可以防止电池壳体和封口板的短路。

Description

电池
技术领域
本发明涉及电池的结构，特别是涉及防止电池短路的结构的改善。
背景技术
圆筒形、方形或硬币形电池具有由金属等构成的电池壳体、收纳在该电池壳体中的电极组以及电解质，壳体的开口部由封口板进行封口。通过隔膜分隔的正极和负极被卷绕或被层叠而构成电极组。隔膜对正极和负极进行电绝缘，同时保持着电解质。
在圆筒形或硬币形电池的情况下，封口板具有与电池壳体不同的极性。于是，使树脂制垫圈介于封口板和电池壳体的开口部之间，从而使电池壳体得以密封，同时将封口板与电池壳体绝缘。
在方形电池的情况下，封口板具有与电池壳体相同的极性。封口板在其中央具有贯通孔，具有与电池壳体不同极性的端子部插入贯通孔中。垫圈介于封口板与端子部之间，以将封口板与端子部进行绝缘。
当电池发生内部短路或外部短路、流过短路电流、从而产生焦耳热时，则电池往往发热而产生过热。其中，锂离子二次电池由于具有高能密度，所以防止过热、从而提高安全性很有必要。于是，人们提出了各种各样的防止短路的结构。
关于外部短路的防止，人们提出了例如在电池内或将电池作为电源使用的设备的电路内，编入作为安全元件的PTC(正温度系数：PositiveTemperature Coefficient)元件、温度熔断器等的方案。当因外部端子间的短路而流过过剩的电流、以致电池温度上升时，PTC元件或温度熔断器将电流阻断。
关于内部短路的防止，人们提出了在正极和负极之间形成耐热性的绝缘层的方案(专利文献1)。
另外，作为在电池壳体内部防止电池壳体和内部发电元件之间的短路的方法，人们提出了在电池壳体内表面与电极组相对置的部分上形成绝缘层的方案(专利文献2、3)。
然而，当因异物的混入、电池的落下、来自外部的冲击等而使垫圈破损时，则圆筒形电池的封口板与电池壳体之间、或方形电池的端子部与封口板之间的绝缘变得不充分，从而有可能发生短路。专利文献1～3所提案的电池可以抑制电极组和电池壳体之间的短路，却不能防止因垫圈的破损引起的短路。当产生这样的短路时，由于没有介入PTC元件等安全元件而继续流过过剩的电流，以至于电池往往产生过热。
专利文献1：特开平7-220759号公报
专利文献2：特开平11-273738号公报
专利文献3：特开2007-242602号公报
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种电池，万一在垫圈发生了破损的情况下，也可以防止电池壳体与封口板之间的短路、或者封口板与端子部之间的短路，从而兼顾优良的安全性和高容量。
本发明的电池的一种方案(电池X)包括：具有底部、侧壁和上部开口的电池壳体，电极组，电解质以及覆盖收纳着电极组和电解质的电池壳体的上部开口的封口板；电极组包括正极、负极以及介于正极和负极之间的隔膜；垫圈介于电池壳体的开口部和封口板之间；在电池壳体的开口部和垫圈之间具有第1高电阻层，或者在封口板和垫圈之间具有第2高电阻层。
由于具有上述的构造，所以当垫圈因异物的咬入等而薄壁化，或者万一发生破损时，也因高电阻层而可以防止电池壳体和封口板的短路。
电池X也可以具有第1高电阻层和第2高电阻层两者。
在电池X中，第1高电阻层优选介入电池壳体的开口部和垫圈的整个对置部分间，第2高电阻层优选介入封口板和垫圈的整个对置部分间。
电池壳体优选在开口部和与电极组对置的侧壁之间，朝向电池的内侧而具有缩颈的阶梯部，阶梯部的凸面具有第3高电阻层。
电池壳体的开口端部优选具有第4高电阻层。
另外，本发明的电池的另一种方案(电池Y)包括：具有底部、侧壁和上部开口的电池壳体，电极组，电解质以及覆盖收纳着电极组和电解质的电池壳体的上部开口的封口板；电极组包括正极、负极以及介于正极和负极之间的隔膜；封口板具有沿电池壳体的开口部的形状，且在中央具有贯通孔，并在贯通孔中插入有端子部；垫圈介于封口板和端子部之间；在封口板和垫圈之间具有第1高电阻层，或者在端子部和垫圈之间具有第2高电阻层。
电池Y也可以具有第1高电阻层和第2高电阻层两者。
在电池Y中，第1高电阻层优选介入封口板和垫圈的整个对置部分间，第2高电阻层优选介入端子部和垫圈的整个对置部分间。
电池Y优选进一步包括：在封口板的内表面侧与端子部连接的连接板以及将封口板和连接板绝缘的内部绝缘构件；在封口板和内部绝缘构件之间具有第3高电阻层。
在电池X中，选自第1高电阻层、第2高电阻层、第3高电阻层以及第4高电阻层之中的至少1种优选为绝缘层。
在电池Y中，选自第1高电阻层、第2高电阻层以及第3高电阻层之中的至少1种优选为绝缘层。
在电池X和电池Y中，第1高电阻层或第2高电阻层的厚度优选为1μm～100μm。
在电池X和电池Y中，第1高电阻层或第2高电阻层优选含有选自环氧树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、硅树脂以及含氟树脂之中的至少1种。
在电池X和电池Y中，第1高电阻层或第2高电阻层优选含有无机氧化物粒子和粘结剂的混合物。
电池X和电池Y优选为锂离子二次电池。
根据本发明，即使在垫圈万一发生破损的情况下，也可以防止电池壳体和封口板的短路或者封口板和端子部的短路，因而可以提供一种兼顾优良的安全性和高容量的电池。
附图说明
图1是示意表示本发明第1实施方式的圆筒形锂离子二次电池的纵向剖视图。
图2是图1的圆筒形锂离子二次电池的要部放大图。
图3是示意表示本发明第2实施方式的圆筒形锂离子二次电池的纵向剖视图。
图4是图3的圆筒形锂离子二次电池的要部放大图。
图5是具有第1高电阻层和第2高电阻层两者的圆筒形锂离子二次电池的要部放大图。
图6是示意表示具有第3高电阻层和第4高电阻层的圆筒形锂离子二次电池的纵向剖视图。
图7是图6的圆筒形锂离子二次电池的要部放大图。
图8是示意表示方形锂离子二次电池的一个实例的纵向剖视图。
图9是本发明第5实施方式的方形锂离子二次电池的要部放大图。
图10是本发明第6实施方式的方形锂离子二次电池的要部放大图。
符号说明：
1  第1电极           1a 第1集电体
1b 第1活性物质层     2  第2电极
2a 第2集电体         2b 第2活性物质层
3  隔膜              4  第1电极引线
5  第2电极引线       6  电池壳体
7  封口板            8  垫圈
9  阀体              9a 上阀体
9b 下阀体            10 PTC元件
11 端子帽盖          12 过滤器
13 内部绝缘构件      14a第1高电阻层
14b第2高电阻层       14c第3高电阻层
14d第4高电阻层       15a上部绝缘板
15b下部绝缘板        20 电池壳体
21 电极组            22 第1电极引线
23 第2电极引线       24 绝缘体
25 封口板            26 垫圈
27 端子部          28a第1高电阻层
28b第2高电阻层     29 封栓
30 内部绝缘构件    31 连接板
32 阀体            33 第3高电阻层
具体实施方式
(i)第1实施方式
本实施方式的电池包括：具有底部、侧壁和上部开口的电池壳体，电极组，电解质以及覆盖收纳着电极组和电解质的电池壳体的上部开口的封口板。电极组包括正极、负极以及介于正极和负极之间的隔膜。垫圈介于电池壳体的开口部和封口板之间。本实施方式的电池在电池壳体的开口部和垫圈之间具有第1高电阻层。由此，即使在垫圈因异物的咬入等而薄壁化，或者垫圈万一发生破损的情况下，也因第1高电阻层而可以抑制封口板和电池壳体之间的短路，因而可以得到具有优良的安全性的电池。本实施方式特别适用于圆筒形和硬币形的电池，但也能够适用于方形。
图1是示意表示本实施方式的圆筒形锂离子二次电池的纵向剖视图。图2是图1的电池的要部放大图。
电池壳体6具有底部、侧壁和上部开口。在电池壳体6的内部，收纳着被上部绝缘板15a和下部绝缘板15b所夹持的电极组和非水电解质(未图示)。电池壳体6的上部开口由封口板7进行封口，在电池壳体6的开口部和封口板7之间介入有垫圈8。
电极组通过使隔膜3介于第1电极1和第2电极2之间并将其进行卷绕而构成。在第1电极1和第2电极2中，一方为正极，另一方为负极。第1电极引线4的一端与第1电极1连接，第2电极引线5的一端与第2电极2连接。第2电极引线5的另一端在电极组的底部与电池壳体6焊接在一起。第1电极引线4的另一端与封口板7的下表面进行连接。
封口板7包括由上阀体9a和下阀体9b构成的阀体9、PTC元件10、端子帽盖11、过滤器12和内部绝缘构件13。由薄的金属箔构成的上阀体9a在电池壳体的内压超过预定值时破裂，电池内气体经由端子帽盖11的孔而向外部排放，同时将电流切断。在端子帽盖11和阀体9之间介入有PTC元件10。PTC元件10在流过过剩的电流而达到高温时，则将电流切断。阀体9的电极组侧用过滤器12覆盖。在端子帽盖11和过滤器12之间介入有PTC元件10，过滤器12和端子帽盖11之间由内部绝缘构件13绝缘。由此，从第1电极端子(端子帽盖11)流入的电流切实地通过PTC元件10，因而异常时可以更切实地将电流切断。
在图1中，电池壳体6的开口部和垫圈8之间形成有第1高电阻层14a。由此，即使在垫圈8发生破损的情况下，电池壳体6和封口板7也由第1高电阻层14a进行绝缘。这时，第1高电阻层14a优选介入电池壳体6的开口部和垫圈8的整个对置部分间。由此，因为抑制短路的效果得以提高，所以能够得到具有更优良的安全性的电池。
第1高电阻层优选对电池壳体具有较高的粘结强度，以便在形成用于将封口板固定在电池壳体上的阶梯部、或者进行敛缝加工时，不会产生裂纹或脱落。
在本实施方式中，第1高电阻层既可以在电池壳体的开口部的内表面形成，也可以在垫圈的表面形成。其中，第1高电阻层优选在电池壳体的开口部的内表面形成。通过在电池壳体的开口部的内表面形成第1高电阻层，即使垫圈发生破损，第1高电阻层与垫圈一起也难以破损。因此，可以更切实地防止短路。
形成第1高电阻层的方法并没有特别的限制。例如可以列举出将作为第1高电阻层前体的浆料涂布于电池壳体的开口部或垫圈上并使其干燥的方法、以及绝缘性无机氧化物的溅射或蒸镀、使第1高电阻层在电池壳体的开口部电沉积的方法等。
圆筒形锂离子二次电池例如采用以下的方法进行制作。
用上部绝缘板和下部绝缘板夹持电极组，将其收纳在电池壳体中。第1电极引线的另一端与封口板的底面进行连接。第2电极引线的另一端与电池壳体的内底面进行连接。在电池壳体上形成用于对封口板进行敛缝固定的阶梯部，然后向电池壳体中注入非水电解质。在封口板上经由垫圈对电池壳体的开口部进行敛缝，由此便完成了圆筒形锂离子二次电池的制作。
(ii)第2实施方式
本实施方式的电池在电池壳体的开口部和垫圈之间没有第1高电阻层，而是在封口板和垫圈之间具有第2高电阻层。由此，即使在垫圈发生破损的情况下，也因第2高电阻层而可以抑制封口板和电池壳体之间的短路，因而可以得到具有优良的安全性的电池。除此以外，基本上具有与上述第1实施方式同样的构成，因而在此省略详细的说明。本实施方式特别适用于圆筒形和硬币形的电池，但也能够适用于方形。
图3是示意表示本实施方式的圆筒形锂离子二次电池的纵向剖视图。图4是图3的电池的要部放大图。
在图3中，在封口板7和垫圈8之间形成有第2高电阻层14b。由此，即使在垫圈8发生破损的情况下，电池壳体6和封口板7也由第2高电阻层14b进行绝缘。这时，第2高电阻层14b优选介入封口板7和垫圈8的整个对置部分间。由此，因为抑制短路的效果得以提高，所以能够得到具有更优良的安全性的电池。
在本实施方式中，第2高电阻层例如可以使用与第1高电阻层同样的材料。
在本实施方式中，第2高电阻层既可以在封口板的表面形成，也可以在垫圈的表面形成。其中，第2高电阻层优选在封口板的表面、例如如图3和图4所示那样地在过滤器12的外周缘部形成。通过在封口板上形成第2高电阻层，即使垫圈发生破损，第2高电阻层与垫圈一起也难以破损。因此，可以更切实地防止短路。
形成第2高电阻层的方法并没有特别的限制。例如可以列举出将作为第2高电阻层前体的浆料涂布于封口板或垫圈上并使其干燥的方法、以及绝缘性无机氧化物粒子的溅射或蒸镀、使第2高电阻层在封口板上电沉积的方法等。
(iii)第3实施方式
本实施方式的电池具有第1高电阻层和第2高电阻层两者。图5是本实施方式的圆筒形锂离子二次电池的要部放大图。图5所示的电池在电池壳体6的开口部和垫圈8之间具有第1高电阻层14a，在封口板7和垫圈8之间具有第2高电阻层14b。
通过具有第1高电阻层和第2高电阻层两者，可以进一步抑制短路，从而得到具有更优良的安全性的电池。这时，第1高电阻层优选介入电池壳体和垫圈的整个对置部分间，第2高电阻层优选介入封口板和垫圈的整个对置部分间。由此，抑制短路的效果得以提高，从而能够得到具有更优良的安全性的电池。本实施方式的电池除具有第1高电阻层和第2高电阻层两者以外，基本上具有与上述第1实施方式同样的构成，因而在此省略详细的说明。
在本实施方式中，第1高电阻层优选形成于电池壳体的开口部，第2高电阻层优选形成于封口板上。另外，更为优选的是第1高电阻层和第2高电阻层均为绝缘层。
(iv)第4实施方式
本实施方式的电池除了第1高电阻层或第2高电阻层以外，进而具有第3高电阻层和第4高电阻层中的至少之一。
图6是示意表示具有第3高电阻层和第4高电阻层的圆筒形锂离子二次电池的纵向剖视图。图7是图6的电池的要部放大图。图6和图7所示的电池在开口部和与电极组对置的侧壁之间，朝向电池的内侧而具有缩颈的阶梯部；阶梯部的凸面具有第3高电阻层14c，在开口端部具有第4高电阻层14d。本实施方式的电池除了具有第3高电阻层和第4高电阻层中的至少之一以外，基本上具有与上述第1～3实施方式同样的构造，因而在此省略详细的说明。
本实施方式的电池在开口部和与电极组对置的侧壁之间，朝向电池的内侧而具有缩颈的阶梯部，阶梯部的凸面具有第3高电阻层。由此，即使万一第1电极引线折曲从而与电池壳体的阶梯部的凸面等接触，也可以抑制电池壳体和第1电极引线的短路。
经由垫圈而在封口板上对电池壳体的开口端部进行敛缝。因此，在开口端部最有可能发生短路。于是，本实施方式的开口端部具有第4高电阻层。由此，当垫圈因异物的咬入等而薄壁化，或者万一发生破损时，也因高电阻层而可以防止电池壳体和封口板的短路。
第3高电阻层和第4高电阻层既可以各自分别形成，也可以与第1高电阻层成为一体地形成。其中，从简化制造工序的角度考虑，优选与第1高电阻层成为一体地形成。图6的电池虽然具有第3高电阻层14c和第4高电阻层14d两者，但也可以只形成任一方。
形成第3高电阻层或第4高电阻层的方法并没有特别的限制。例如可以列举出将作为第3高电阻层和第4高电阻层前体的浆料涂布于电池壳体的预定位置并使其干燥的方法、以及绝缘性无机氧化物的溅射或蒸镀、使第3高电阻层或第4高电阻层在电池壳体的预定位置电沉积的方法等。
(v)第5实施方式
本实施方式的电池包括：具有底部、侧壁和上部开口的电池壳体，电极组，电解质以及覆盖收纳着电极组和电解质的电池壳体的上部开口的封口板。电极组包括正极、负极以及介于正极和负极之间的隔膜。封口板具有沿电池壳体的开口部的形状，且在中央具有贯通孔。在贯通孔中插入有端子部。垫圈介于封口板和端子部之间。本实施方式的电池在封口板和垫圈之间具有第1高电阻层。由此，即使在垫圈发生破损的情况下，也因第1高电阻层而可以抑制封口板和电池壳体之间的短路，因而可以得到具有优良的安全性的电池。本实施方式特别适用于方形的电池，但也能够适用于圆筒形。
图8是示意表示方形锂离子二次电池的一个实例的纵向剖视图。图9是本实施方式的方形锂离子二次电池的要部放大图。
电池壳体20具有底部、侧壁和上部开口。在电池壳体20的内部收纳着电极组21和非水电解质(未图示)。电池壳体20的上部开口由封口板25进行封口，开口部和封口板25采用焊接进行接合。
封口板25具有沿电池壳体20的开口部的形状，且在中央具有贯通孔。在贯通孔中插入有端子部27。垫圈26介于封口板25和端子部27之间。封口板25具有当电池壳体20的内压超过预定值时破裂的阀体32。第1高电阻层28a介于封口板25的孔与垫圈26之间。第1电极引线22与封口板25的底面进行连接，第2电极引线23经由连接板31与端子部27进行连接。封栓29对注液孔进行封口。在电极组21的上部设置有绝缘体24，用以防止电池壳体20与第1电极引线22或第2电极引线23的短路。封口板25和连接板31由内部绝缘构件30进行绝缘。
在本实施方式中，电极组和第1高电阻层例如可以使用与第1高电阻层同样的部件。
在本实施方式中，第1高电阻层既可以在负极板上形成，也可以在垫圈的表面形成。其中，第1高电阻层优选在封口板上形成。通过在封口板上形成第1高电阻层，即使垫圈发生破损，第1高电阻层与垫圈一起也难以破损。因此，可以更切实地防止短路。
由此，即便在方形电池中，也可以抑制封口板和端子部的短路，从而能够得到具有优良的安全性的电池。
形成第1高电阻层的方法并没有特别的限制。例如可以列举出将作为第1高电阻层前体的浆料涂布于封口板或垫圈上并使其干燥的方法、以及绝缘性无机氧化物的溅射或蒸镀、使第1高电阻层在封口板上电沉积的方法等。
方形锂离子二次电池例如采用以下的方法进行制作。
在封口板中央的贯通孔中，经由垫圈、内部绝缘构件、连接板对端子部进行敛缝固定。在封口板和垫圈之间设置有第1高电阻层。然后，将第1电极与封口板的下表面进行连接，将第2电极与连接板进行连接。
(vi)第6实施方式
本实施方式的电池在封口板和垫圈之间没有第1高电阻层，而是在端子部和垫圈之间具有第2高电阻层。由此，即使在垫圈发生破损的情况下，也因第2高电阻层而可以抑制封口板和端子部之间的短路，因而可以得到具有优良的安全性的电池。除此以外，基本上具有与上述第5实施方式同样的构成，因而在此省略详细的说明。本实施方式特别适用于方形的电池，但也能够适用于圆筒形。
图10是本实施方式的方形锂离子二次电池的要部放大图。
在图10中，在端子部27和垫圈26之间形成有第2高电阻层28b。由此，即使在垫圈26发生破损的情况下，封口板25和端子部27之间的绝缘也由第2高电阻层28b保持。这时，第2高电阻层28b优选介入端子部27和垫圈26的整个对置部分间。
在本实施方式中，第2高电阻层可以使用与第1高电阻层同样的材料。
在本实施方式中，第2高电阻层既可以在端子部的表面形成，也可以在垫圈的表面形成。其中，第2高电阻层优选在端子部的表面形成。通过在端子部的表面形成第2高电阻层，即使垫圈发生破损，第2高电阻层与垫圈一起也难以破损。因此，可以更切实地防止短路。
形成第2高电阻层的方法并没有特别的限制。例如可以列举出将作为第2高电阻层前体的浆料涂布于端子部或垫圈上并使其干燥的方法、以及绝缘性无机氧化物的溅射或蒸镀、使第2高电阻层在端子部上电沉积的方法等。
(vii)第7实施方式
本实施方式的电池具有第1高电阻层和第2高电阻层两者。由此，可以进一步抑制短路，从而得到具有更优良的安全性的电池。这时，第1高电阻层优选介入封口板和垫圈的整个对置部分间，第2高电阻层优选介入端子部和垫圈的整个对置部分间。由此，抑制短路的效果得以提高，从而能够得到具有更优良的安全性的电池。本实施方式的电池除具有第1高电阻层和第2高电阻层两者以外，基本上具有与上述第5实施方式同样的构成，因而在此省略详细的说明。
第1高电阻层优选形成于封口板上，第2高电阻层优选形成于端子部上。另外，更为优选的是第1高电阻层和第2高电阻层均为绝缘层。
(viii)第8实施方式
本实施方式的电池除了第1高电阻层或第2高电阻层以外，还如图9所示，在封口板25和内部绝缘构件30之间具有第3高电阻层33。由此，即使内部绝缘构件万一损伤，也可以抑制封口板和连接板的短路。本实施方式的电池除了具有第3高电阻层以外，基本上具有与上述第5～7实施方式同样的构成，因而在此省略详细的说明。
下面就本发明的第1高电阻层、第2高电阻层、第3高电阻层以及第4高电阻层进行说明。第1高电阻层、第2高电阻层、第3高电阻层以及第4高电阻层(以下简称为“高电阻层”)既可以使用都相同的高电阻层，也可以使用各自不同的高电阻层。
高电阻层具有充分的电阻率，从而即使在电池壳体的开口部和封口板之间、或者在封口板和端子部之间万一发生短路，也可以将流入电极组的电流设定为允许范围以下的电流值。例如，在设计容量为2600mAh以上的电池的情况下，高电阻层的电阻率优选为100Ω·m以上。更为优选的是高电阻层均为绝缘层。
高电阻层并没有特别的限制，但从具有充分的电阻率且化学性质稳定的角度考虑，优选使用各种树脂材料。作为树脂材料，例如可以列举出环氧树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、硅树脂以及含氟树脂等。作为聚烯烃树脂，例如可以列举出聚乙烯树脂、聚丙烯树脂。树脂材料可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为高电阻层，也可以使用无机氧化物粒子和粘结剂的混合物。无机氧化物粒子优选的是绝缘性无机氧化物粒子，例如优选含有选自氧化铝、氧化镁、二氧化硅以及二氧化钛之中的至少1种，特别优选含有氧化铝。粘结剂例如可以列举出聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)以及改性丙烯腈橡胶粒子(例如日本Zeon(株)生产的“BM-500B(商品名)”)等。
在将PTFE或改性丙烯腈橡胶粒子用作粘结剂的情况下，优选并用增稠剂。作为增稠剂，例如可以列举出羧甲基纤维素(CMC)、聚环氧乙烷(PEO)以及改性丙烯腈橡胶(例如日本ZEON(株)生产的“BM-720H(商品名)”)等。
高电阻层通过含有无机氧化物粒子，可以提高高电阻层的耐热性，进而提高电池的安全性。无机氧化物粒子的平均粒径例如优选为0.1～5μm。在无机氧化物粒子和粘结剂的混合物中，粘结剂的含量优选为10～80重量％。另外，高电阻层也可以不含粘结剂。
高电阻层的厚度优选为1μm～100μm。当高电阻层的厚度低于1μm时，则往往不能保持垫圈破损时的绝缘性例如电池壳体和封口板的绝缘。另一方面，当高电阻层的厚度超过100μm时，则高电阻层在电池中所占的体积增大，电池的能量密度往往变得不充分。高电阻层的厚度更优选为5μm～50μm。
电池的形状并不局限于圆筒形或方形，例如也可以是硬币形。在本发明中，电池的底部也可以是与上部开口同样的构造，例如也可以用垫圈和封口板对开口部进行封口。另外，电池也可以是电动汽车等中使用的大型电池。另外，本发明的电池所包含的电极组既可以是卷绕形，也可以是层叠形。
在本发明中，正极、负极、隔膜以及电解质并没有特别的限制。
正极包括正极用集电体和正极活性物质层。正极活性物质层作为必须成分含有正极活性物质，作为任选成分含有导电剂、粘结剂等。正极活性物质例如优选含有用通式：LixMyO2(M＝Co、Ni、Mn等)表示的含锂复合氧化物。作为具体的含锂复合氧化物，例如可以列举出LiCoO2、LiNiO2、Li2MnO4等。正极活性物质除此以外，还可以列举出用通式LiMPO4(M为选自V、Fe、Ni和Mn中的至少一种)表示的橄榄石型磷酸锂、用通式Li2MPO4F(M为选自V、Fe、Ni和Mn中的至少一种)表示的氟磷酸锂等。这些含锂化合物的构成元素的一部分也可以用异种元素进行置换。正极活性物质既可以用金属氧化物、锂氧化物、导电剂等对其表面进行表面处理，也可以对其表面进行疏水化处理。正极活性物质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为导电剂，例如可以使用天然石墨、人造石墨等石墨类，乙炔黑、科琴碳黑、炉法碳黑、灯黑、热裂碳黑等碳黑类等碳素材料；碳纤维、金属纤维等导电性纤维类；氟化碳；铝等金属粉末类；氧化锌、钛酸钾等导电性晶须类；氧化钛等导电性金属氧化物；亚苯基衍生物等有机导电性材料。导电剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为粘结剂，例如可以使用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳族聚酰胺树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、六氟聚丙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素等。另外，也可以使用含有选自四氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、偏氟乙烯、三氟氯乙烯、乙烯、丙烯、五氟丙烯、氟甲基乙烯基醚、丙烯酸和己二烯之中的2种以上的材料的共聚物。粘结剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
正极用集电体并没有特别的限制，例如可以列举出铝(Al)、碳、导电性树脂等。正极集电体也可以用碳等进行表面处理。
负极包括负极集电体和负极活性物质层。负极活性物质层作为必须成分含有负极活性物质，作为任选成分含有粘结剂等。作为负极活性物质，例如可以使用石墨等碳素材料、或硅和锡等的能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的金属或它们的合金和化合物等。负极活性物质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
负极用粘结剂并没有特别的限制。例如可以使用与作为正极用粘结剂例示的粘结剂同样的粘结剂。
负极用集电体也没有特别的限制，例如可以列举出不锈钢、镍、铜、钛等金属箔以及碳或导电性树脂的薄膜等。负极用集电体也可以用碳、镍、钛等进行表面处理。
非水电解质可以列举出包含有非水溶剂和非水溶剂中所溶解的溶质的液态非水电解质、以及包含有液态非水电解质和高分子化合物的聚合物电解质等。
溶质并没有特别的限制，例如可以考虑氧化还原电位等而进行适当的选择。作为优选的溶质，例如可以列举出LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiNCF3CO2、LiAsF6、LiB10Cl10、低级脂肪族羧酸锂、LiF、LiCl、LiBr、LiI、氯硼烷基锂、二(1，2-苯二酚(2-)-O，O’)硼酸酯锂、二(2，3-萘二酚(2-)-O，O’)硼酸酯锂、二(2，2’-联苯二酚(2-)-O，O’)硼酸酯锂、二(5-氟-2-羟基-1-苯磺酸-O，O’)硼酸酯锂等硼酸盐类、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(C2F5SO2)2、四苯基硼酸锂等。溶质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
非水溶剂也没有特别的限制。例如可以列举出碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯、甲酸甲酯、醋酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、二甲氧基甲烷、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1，2-二乙氧基乙烷、1，2-二甲氧基乙烷、甲氧基乙氧基乙烷、三甲氧基甲烷，四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃等四氢呋喃衍生物，二甲亚砜，1，3-二氧杂戊烷、4-甲基-1，3-二氧杂戊烷等二氧杂戊烷衍生物，甲酰胺、乙酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、丙腈、硝基甲烷、单甘醇二乙醚(ethyl monoglyme)、磷酸三酯、乙酸酯、丙酸酯、环丁砜、3-甲基环丁砜、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、3-甲基-2-噁唑烷酮、碳酸亚丙酯衍生物、乙醚、二乙醚、1，3-丙磺酸内酯、苯甲醚、氟苯等。非水溶剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
非水电解质也可以含有添加剂。添加剂并没有特别的限制，例如可以列举出碳酸亚乙烯酯、环己基苯、联苯、二苯醚、乙烯基亚乙基碳酸酯、二乙烯基亚乙基碳酸酯、苯基亚乙基碳酸酯、二烯丙基碳酸酯、氟代亚乙基碳酸酯、邻苯二酚碳酸酯、醋酸乙烯酯、亚乙基亚硫酸酯、丙磺酸内酯、三氟亚丙基碳酸酯、二苯并呋喃、2，4-二氟苯甲醚、邻联三苯、间联三苯等。添加剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
非水电解质既可以是含有高分子材料的固体电解质，也可以是进一步含有非水溶剂的凝胶状电解质。作为高分子材料，可以列举出聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚膦腈、聚乙撑亚胺、聚亚乙基硫醚、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯等。
在使用凝胶状非水电解质的情况下，也可以在正极和负极之间配置凝胶状非水电解质以代替隔膜。或者凝胶状非水电解质也可以配置为与隔膜邻接。
再者，也可以将锂氮化物、锂卤化物、锂含氧酸盐、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH、Li3PO4-Li4SiO4、Li2SiS3、Li3PO4-Li2S-SiS2、硫化磷化合物等无机材料设定为固体电解质。
另外，作为隔膜，可以列举出含有选自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯的混合物、乙烯和丙烯的共聚物、芳族聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺、聚苯硫醚、聚酰亚胺之中的至少1种的无纺布或微多孔膜等。在使用液态非水电解质的情况下，则将液态非水电解质浸渍在隔膜中。
在隔膜的内部或表面也可以含有氧化铝、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛等耐热性填料。
除隔膜以外，也可以形成包含上述的耐热性填料、与正极和负极用粘结剂同样的粘结剂的耐热层。耐热层也可以形成于正极、负极以及隔膜的任一表面上。
电池壳体例如是由金属制成的，可以列举出含有铁、镍、镀镍的铁、铜、铝、铝合金等的电池壳体。
本发明在适用于具有高输出、高能量密度的锂离子二次电池时可以获得最为显著的效果，但能够适用本发明的电池并不局限于锂离子二次电池。例如，即便适用于碱性二次电池、干电池、锂一次电池，也可以获得同样的效果。
下面基于实施例，就本发明进行具体的说明，但这些内容并不限定本发明。
实施例
《实施例1》
(a)正极的制作
作为正极活性物质，使用平均粒径为10μm的钴酸锂(LiCoO2)。将100重量份的正极活性物质、8重量份的作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVDF)、3重量份的作为导电剂的乙炔黑、以及适量的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)进行混合，以调配正极合剂浆料。
在作为正极集电体的长度为600mm、宽度为54mm、厚度为20μm的铝箔的两面，除正极引线的连接部以外涂布正极合剂浆料并使其干燥，从而制作出正极。正极集电体的单面形成的正极活性物质层的厚度各自设定为70μm。正极的引线连接部(正极集电体的露出部)设置在电极组的卷绕开始侧的端部。
采用超声波焊接法将正极引线的一端与正极集电体的露出部进行连接。正极引线使用长度为50mm、宽度为3mm、厚度为0.1mm的铝制引线。
(b)负极的制作
作为负极活性物质，使用平均粒径为20μm的人造石墨。将100重量份的负极活性物质、1重量份的作为粘结剂的苯乙烯-丁二烯共聚物(日本Zeon(株)生产的“BM-400B”)、1重量份的作为增稠剂的羧甲基纤维素、以及适量的水进行混合，以调配负极合剂浆料。
在作为负极集电体的长度为630mm、宽度为56mm、厚度为10μm的铜箔的两面，除负极引线的连接部以外涂布负极合剂浆料并使其干燥，从而制作出负极。负极集电体的单面形成的负极活性物质层的厚度各自设定为65μm。负极的引线连接部(负极集电体的露出部)设置在电极组的卷绕结束侧的端部。
采用超声波焊接法将负极引线的一端与负极集电体的露出部进行连接。负极引线使用长度为50mm、宽度为3mm、厚度为0.1mm的铜制引线。
(c)非水电解质的调配
在以1∶1的体积比含有碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂中，以1.0mol/L的浓度溶解作为溶质的LiPF6，从而调配出非水电解质。
(d)第1高电阻层的制作
采用双臂式拌和机对900g平均粒径(以体积为基准的中值粒径)为0.3μm的氧化铝、1250g日本Zeon(株)生产的“BM-720H(商品名)”(含8重量％改性聚丙烯腈橡胶的NMP溶液)、以及适量的NMP进行搅拌，从而调配出高电阻层浆料。
电池壳体使用具有底部、侧壁和上部开口的铁制圆筒形壳体。在圆筒形电池壳体的开口部的内表面涂布高电阻层浆料后，在120℃的真空减压下使其干燥10小时。由此，便在圆筒形电池壳体的内表面沿开口部形成宽度为5mm、厚度为20μm的第1高电阻层。
(e)电池的制作
使厚度为20μm的由聚乙烯制微多孔膜构成的隔膜(旭化成(株)生产)介于正极和负极之间并将其进行卷绕，从而制作出电极组。在电极组中，正极引线的突出方向和负极引线的突出方向互为相反方向。
采用铝制的过滤器经由聚丙烯制内部绝缘构件将铝制阀体、PTC元件以及镍制端子帽盖固定，从而制作出封口板。
用上部绝缘板和下部绝缘板夹持电极组，将其收纳在电池壳体中。正极引线的另一端采用激光焊接法与封口板的底面进行连接。负极引线的另一端采用电阻焊方法与电池壳体的内底面进行连接。在电池壳体的距开口部5mm的位置，形成有用于封口的阶梯部。上部绝缘板和下部绝缘板均使用聚丙烯制部件。然后，向电池壳体内注入5g非水电解质。
在封口板上经由聚丙烯制垫圈对电池壳体的开口部进行敛缝，从而将电池壳体的开口部进行密封。作为评价用途，在垫圈的与电池壳体的开口部相接的部分上，引入了长度为3mm的龟裂。由此，制作出直径为18mm、高度为65mm、设计容量为2600mAh的圆筒形锂离子二次电池。
《实施例2》
在电池壳体的阶梯部的凸面上涂布高电阻层浆料，然后在120℃的真空减压下使其干燥10小时。由此，便在圆筒形电池壳体的阶梯部的凸面上形成厚度为20μm的第3高电阻层。
除使用上述的电池壳体以外，与实施例1同样地制作出圆筒形锂离子二次电池。
《实施例3》
在电池壳体的开口端部涂布高电阻层浆料，然后在120℃的真空减压下使其干燥10小时。由此，便在圆筒形电池壳体的开口端部形成厚度为20μm的第4高电阻层。
除使用上述的电池壳体以外，与实施例1同样地制作出圆筒形锂离子二次电池。
《实施例4》
在电池壳体的开口端部、电池壳体的开口部以及电池壳体的阶梯部的凸面上涂布高电阻层浆料，然后在120℃的真空减压下使其干燥10小时。由此，便在圆筒形电池壳体的内表面上形成厚度为20μm的第1高电阻层、第3高电阻层以及第4高电阻层。
除使用上述的电池壳体以外，与实施例1同样地制作出圆筒形锂离子二次电池。
《实施例5》
在电池壳体的开口部的内表面没有涂布高电阻层浆料。
封口板中，在过滤器的外周缘部涂布高电阻层浆料，然后在120℃的真空减压下使其干燥10小时，从而在封口板上形成第2高电阻层。第2高电阻层的厚度为20μm。
除此以外，与实施例1同样地制作出没有第1高电阻层而具有第2高电阻层的圆筒形锂离子二次电池。
《实施例6》
封口板中，在过滤器的外周缘部涂布高电阻层浆料，然后在120℃的真空减压下使其干燥10小时，从而在封口板上形成第2高电阻层。第2高电阻层的厚度为20μm。
除使用上述的封口板以外，与实施例1同样地制作出具有第1高电阻层和第2高电阻层两者的圆筒形锂离子二次电池。
《比较例1》
除了在电池壳体的开口部和垫圈之间没有形成第1高电阻层以外，与实施例1同样地制作出没有高电阻层的圆筒形锂离子二次电池。
《实施例7》
采用以下的方法制作了方形电池。
封口板中，在经由垫圈而与端子部对置的部分上，涂布与实施例1同样的高电阻层浆料。然后，在120℃的真空减压下使其干燥10小时。由此，便在封口板上形成第1高电阻层。第1高电阻层的厚度为20μm。
用PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)制垫圈覆盖封口板，在端子部进行敛缝。
使与实施例1同样的隔膜介于与实施例1同样的正极和负极之间并将其进行卷绕，从而制作出断面大致呈椭圆形的电极组，该电极组收纳在方形的电池壳体中。电池壳体具有底部、侧壁和上部开口，其形状大致呈矩形。侧壁20b的主要平坦部的厚度设定为300μm。
然后，将用于防止电池壳体与正极引线或负极引线的短路的绝缘体配置在电极组的上部。接着将中央具有被垫圈包围的端子部的矩形的封口板配置在电池壳体的开口上。负极引线与端子部连接。正极引线与封口板的下表面连接。采用激光将开口部和封口板焊接在一起，从而对电池壳体的上部开口进行封口。然后，从封口板的注液孔往电池壳体内注入2.5g与实施例1同样的非水电解质。最后，用封栓塞住注液孔。这样，便完成了厚度为5.2mm、高度为50mm、宽度为34mm、设计容量为900mAh的方形锂离子二次电池。
《实施例8》
在封口板上没有涂布高电阻层浆料，而端子部中，在经由垫圈而与封口板对置的部分上，涂布与实施例1同样的高电阻层浆料。然后，在120℃的真空减压下使其干燥10小时。由此，便在端子部上形成第2高电阻层。第2高电阻层的厚度为20μm。
除上述以外，与实施例7同样地制作出没有第1高电阻层而具有第2高电阻层的方形锂离子二次电池。
[电池的评价]
对于各实施例和比较例的电池，各制作10个而进行了如下的评价。
在25℃的环境温度下，使各电池从高度为1.9m的位置自由落下(最大为10次)，测定直至短路发生为止的电池的落下次数，将其作为耐落下冲击性能。短路的发生通过采用试验仪进行的正极帽盖、电池壳体间的导通检查来加以确认。
在实施例中，所有的10个电池均没有发生短路。另一方面，在上述比较例中，10个中有5个电池发生了短路。
另外，试验后立即测定了电池的温度，结果实施例的电池均在30℃以下，与此相对照，比较例的电池均在60℃以上。
由上可知：通过形成第1高电阻层或第2高电阻层，可以进一步提高电池的安全性。
根据本发明，可以提供一种安全性得到进一步提高的电池。因此，本发明的电池特别是作为个人计算机、手机、移动设备、便携式信息终端(PDA)、便携式游戏设备、摄像机等便携式电子设备的电源是有用的。另外，还可以期待作为在混合动力电动汽车、燃料电池汽车等中辅助电动马达的二次电池，电动工具、打扫机、机器人等的驱动用电源，以及可外接充电式HEV的动力源等加以利用。

Claims (9)

1.一种电池，其包括：具有底部、侧壁和上部开口的电池壳体，电极组，电解质以及覆盖收纳着所述电极组和所述电解质的所述电池壳体的上部开口的封口板；其中，
所述电极组包括正极、负极以及介于所述正极和所述负极之间的隔膜；
所述封口板具有沿所述电池壳体的开口部的形状，且在中央具有贯通孔；
在所述贯通孔中插入有端子部；
垫圈介于所述封口板和所述端子部之间；
在所述封口板和所述垫圈之间具有第1高电阻层，或者
在所述端子部和所述垫圈之间具有第2高电阻层。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，具有所述第1高电阻层和所述第2高电阻层两者。
3.根据权利要求1所述的电池，其中，所述第1高电阻层介入所述封口板和所述垫圈的整个对置部分间，或者
所述第2高电阻层介入所述端子部和所述垫圈的整个对置部分间。
4.根据权利要求1所述的电池，其进一步包括：在所述封口板的内表面侧与所述端子部连接的连接板以及将所述封口板和所述连接板绝缘的内部绝缘构件；
在所述封口板和所述内部绝缘构件之间具有第3高电阻层。
5.根据权利要求1所述的电池，其中，所述第1高电阻层或所述第2高电阻层为绝缘层。
6.根据权利要求1所述的电池，其中，所述第1高电阻层或所述第2高电阻层的厚度为1μm～100μm。
7.根据权利要求1所述的电池，其中，所述第1高电阻层或所述第2高电阻层含有选自环氧树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、硅树脂以及含氟树脂之中的至少1种。
8.根据权利要求1所述的电池，其中，所述第1高电阻层或所述第2高电阻层含有无机氧化物粒子和粘结剂的混合物。
9.根据权利要求1所述的电池，其中，所述电池为锂离子二次电池。
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