CN102227845A - 非水电解质二次电池 - Google Patents
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Abstract
提供高输出、寿命特性优异的非水电解质二次电池。将在集电体的表面形成活性物质层的正极板(5)和负极板(6)介由多孔质绝缘体(7)卷绕而构成的电极组与非水电解质一同封入电池盒中，从而形成非水电解质二次电池，其中，按照使各卷绕层的正极板(5)、负极板(6)和多孔质绝缘体(7)的因卷绕产生的面压变得均等的方式来构成上述电极组。
Description
技术领域
本发明涉及非水电解质二次电池。
背景技术
锂二次电池这样的非水电解质二次电池具有高的工作电压和高能量密度。因此，非水电解质二次电池作为移动电话、笔记本电脑、摄影录像机等便携式电子设备的驱动用电源已实用化，并实现了快速成长。
此外，非水电解质二次电池不仅被用于上述那样的小型民生用途，而且在电动汽车、电力贮存用大型电池、混合动力电动汽车(HEV)的电机驱动用大型电池等方面也已被展开。
例如，为了提高HEV的加速性能、爬坡性能和燃油效率，强烈要求电机驱动用非水电解质二次电池具有高的输出特性。具体而言，这样的电机驱动用非水电解质二次电池有必要产生虽然是在短时间内、但小时率为20～40C这样的一般的便携设备用电池的数十倍的大电流。
这样，在电动汽车、混合动力电动汽车用的电池中，要求高输出特性，通过利用在极板宽度方向端部形成未形成活性物质层的集电体露出部的所谓的无极耳(tabless)集电结构来减小集电电阻从而来满足该要求。
此外，在专利文献1中，公开了如下技术：通过在使隔膜介于其间来卷绕上述无极耳型的正极和负极板而成的圆筒形电极组端部的集电体露出部的集电体间配置导电性的带状部件，扩大极板的集电体与带状部件的接触面积且遍及极板集电体全长地与集电部连接，从而进一步减小集电电阻，另外，也期求着改善电池的抗振动或冲击的耐久性。
此外，专利文献2中提出了如下方案：通过在相同的无极耳结构的圆筒型电极组的集电体露出部上设置多孔质部件等端面强化部件，来实现高输出化、同时抑制异物从端部侵入而导致电极组内部的短路的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-22339号公报
专利文献2：日本特开2008-21644号公报
发明内容
发明要解决的课题
这里，当将极板卷绕为圆筒形状时，将正极板与负极板介由多孔质绝缘体并在向卷芯施加恒定张力的状态下卷起。这时，随着由卷心侧向卷外侧进行卷绕，施加在正极与负极之间的面压力缓慢下降，根据是在卷的中心部还是在外侧而产生面压力差。根据面压力，正极板与负极板的极间距离、由于多孔质绝缘体的压缩而导致的极间距离、保持在极板间的电解液量等发生变化，介于正负极间的电解液电阻产生差异。其结果是，认为通过电池的充放电而流过的电流随着该电阻的不同而以不均匀的状态分布，通过反复进行充放电而产生由充放电反应不均造成的容量劣化等问题。
因此，本发明的目的在于，提供通过使面压力均匀化、使正极与负极间的充放电反应均匀化因而寿命特性优异的非水电解质二次电池。
解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的非水电解质二次电池是具备在正极集电体的表面形成有正极活性物质层的带状的正极板、在负极集电体表面形成有正极活性物质层的带状的负极板、介于上述正极板与上述负极板之间的带状的多孔质绝缘体、非水电解质、收纳上述正极板、上述负极板、上述多孔质绝缘体和上述非水电解质的电池盒的非水电解质二次电池，其构成是，由上述正极板、上述负极板和上述多孔质绝缘体形成的电极组被卷绕并被封入上述电池盒中，上述电极组以下述方式形成：从卷绕开始至结束，实质上恒定的压力被施加在存在有上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的卷绕部分。
发明效果
本发明中，通过按照使各卷绕层的正极板、负极板和多孔质绝缘体的因卷绕而产生的面压在卷绕方向上变得均等的方式来构成上述电极组，从而使极板的充放电反应均匀化，抑制由于反复进行充放电而造成的反应不均，可得到优异的寿命特性。
附图说明
[图1]为本发明的电池的极板示意图。
[图2]为本发明的电池的电极组的示意截面图。
[图3]为本发明的电池的示意图。
[图4]为表示电池的充放电循环特性的图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1为表示构成本发明的一个实施方式涉及的非水电解质二次电池中包含的电极组的正极板或负极板的一部分的平面图。如图1所示，极板为长型的带状，是在集电体1的表面上形成有活性物质层2的结构。而且，在集电体1的宽度方向上，至少在一侧端部存在未形成活性物质层2的活性物质未形成部3。而且，如图2所示的电极组的端部截面图所示，在未形成有活性物质层2的集电体1部分，配置有厚度大于电极组端部的极板跨距间距离的多孔质体4。
如图2所示，电极组具备在正极集电体21的两面形成有正极活性物质层的正极板5、在负极集电体22的两面形成有负极活性物质层的负极板6、被夹持在正极板5和负极板6之间的作为隔膜的多孔质绝缘体7、和在活性物质未形成部3上形成的多孔质体4，由于该电极组被卷绕，因而形成多片电极组相互重叠而成的结构。
当电极组被卷绕时，长型的电极组卷绕在既已卷绕的已卷绕部上，由于向长型的电极组施加了恒定的张力，因此在已卷绕部与长型电极组接触的部分施加面压力，该面压力与上述恒定的张力和已卷绕部的直径有关。
图3表示本实施方式的非水电解质二次电池的示意截面图。这里，当未在电极组的端部配置多孔质体4时，在电极组卷绕时向正极板、负极板以及多孔质绝缘体的与已卷绕部的接触面施加的面压力在卷绕开始时较高，而向着卷绕结束方向逐步降低，面压力在电极组的径向方向上发生变化。与此相对，在本实施方式中，在将多孔质体4配置在极板的宽度方向端部上的状态下，制作正极板5、负极板6介由隔膜7卷绕而成的圆筒形电极组。由此，将卷绕时施加的压力施加于端部的多孔质体4，施加于该部分的压力在电极组的径向方向上发生变化，但是，在形成有活性物质层的正极、负极和多孔质体的发生接触的部分中，压力在径向方向上不发生变化，相互重叠的电极组在接触的状态下被卷绕。这是因为多孔质体4的厚度大于电极组端部的极板跨距间距离的缘故。在这样卷绕而成的圆筒形电极组的两端露出的正极集电体21和负极集电体22的端面上分别焊接正极集电端子板8和负极集电端子板9。然后，将该电极组插入到盒10中，将正极集电端子板8和负极集电端子板9与封口板11和盒10焊接，注入非水电解质，然后，在盒10开口部配置保持封口板11与盒10绝缘的垫圈12并进行密封，从而得到非水电解质二次电池。
下面，进一步详细地进行说明。
正极通常由正极集电体以及由其担载的正极合剂构成。除了正极活性物质之外，正极合剂还可包含粘合剂、导电剂等。对于正极，例如以下述方法来制作正极合剂浆料：将包含正极活性物质和任意成分的正极合剂与液状成分混合来调制正极合剂浆料。然后，以不在正极集电体的至少一侧的端部涂布合剂浆料的方式将该正极合剂浆料涂布到正极集电体上。在涂布正极合剂浆料之后，使其干燥，来制作在正极集电体上形成有正极活性物质层的正极板。然后，根据需要，压延至规定厚度，根据需要，裁剪为规定尺寸。
负极也同样地制作：将包含负极活性物质和任意成分的负极合剂与液状成分混合来调制负极合剂浆料，将得到的浆料涂布到负极集电体上，使其干燥。这里，与正极相同地，以不在负极集电体的至少一侧的端部涂布合剂浆料的方式将该负极合剂浆料涂布到负极集电体上，使其干燥，来制作在负极集电体上形成有负极活性物质层的负极板。然后，根据需要，压延至规定厚度，根据需要，裁剪为规定尺寸。
作为正极活性物质，可使用锂复合金属氧化物。可列举例如LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、LixCoyNi1-yO2、LixCoyM1-yOz、LixNi1-yMyOz、LixMn2O4、LixMn2-yMyO4、LiMePO4、Li2MePO4F(M＝Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、B中的至少一种)。这里，x＝0～1.2，y＝0～0.9，z＝2.0～2.3。此外，表示锂的摩尔比的x值是活性物质刚制作后的值，其随着充放电而增减。此外，可用异种元素来取代这些含锂化合物的一部分。可用金属氧化物、锂氧化物、导电剂等进行表面处理，也可对表面进行疏水化处理。
作为负极活性物质，可使用例如金属、金属纤维、碳材料、氧化物、氮化物、锡化合物、硅化合物、各种合金材料等。作为碳材料，可使用例如各种天然石墨、焦炭、石墨化中途碳、碳纤维、球状碳、各种人造石墨、无定形碳等碳材料。此外，硅(Si)、锡(Sn)等的单质、或合金、化合物、固溶体等硅化合物、锡化合物由于容量密度大而优选。例如，作为硅化合物，可使用SiOx(0.05＜x＜1.95)、或者在它们的任一种中用选自B、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N、Sn组成的组的至少一种以上的元素来取代一部分Si而成的合金或化合物、或固溶体等。作为锡化合物，可使用Ni2Sn4、Mg2Sn、SnOx(0＜x＜2)、SnO2、SnSiO3等。负极活性物质可单独使用一种，也可组合两种以上来使用。正极或负极的粘合剂中，可使用例如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、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、六氟聚丙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素等。此外，也可使用选自四氟乙烯、六氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、偏二氟乙烯、氯三氟乙烯、乙烯、丙烯、五氟丙烯、氟甲基乙烯基醚、丙烯酸、己二烯中的两种以上材料的共聚物。还可以混合选自这些之中的两种以上来使用。此外，作为电极中包含的导电剂，可使用例如天然石墨或人造石墨的石墨类、乙炔黑、科琴炭黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、热炭黑等炭黑类、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等。
正极活性物质、导电剂和粘合剂的配合比例分别优选为如下范围：正极活性物质80～98重量％、导电剂1～20重量％、粘合剂1～10重量％。此外，负极活性物质和粘合剂的配合比例分别优选为如下范围：负极活性物质90～99重量％，粘合剂1～10重量％。
集电体可使用长型多孔性结构的导电性基板、或无孔的导电性基板。作为用于导电性基板的材料，可使用例如不锈钢、铝、钛等作为正极集电体。此外，可使用例如不锈钢、镍、铜等作为负极集电体。这些集电体的厚度没有特别限制，但优选1～500μm、更优选5～20μm。通过使集电体的厚度在上述范围内，可在保持极板强度的同时轻量化。
作为介于正极与负极之间的作为隔膜发挥作用的多孔质绝缘体，可使用具有大的离子透过度、兼具规定的机械强度和绝缘性的微多孔薄膜、织布、无纺布、由陶瓷与粘合剂形成的陶瓷多孔质体等。作为多孔质绝缘体的材质，例如，聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃由于耐久性优异，并且具有关闭(shutdown)功能，因而从非水电解质二次电池的安全性观点考虑而优选。它们的厚度通常为10～300μm，但优选使其为40μm以下。此外，更优选使其为15～30μm的范围，进一步优选的多孔质绝缘体的厚度范围为10～25μm。此外，可以是由一种材料形成的单层膜，也可以是由一种或两种以上材料形成的复合膜或多层膜。此外，空孔率优选为30～70％的范围。这里，空孔率表示孔部占多孔质绝缘体体积的体积比。空孔率的更优选的范围为35～60％。
接着，对配置在极板端部的多孔质体4进行说明。所述多孔质体4将卷绕而相邻接的正极集电体之间、或负极集电体之间的距离保持为恒定，作为压力均等化部件而发挥功能。在按上述方式构成的正极和负极的宽度方向的端部的活性物质层未形成部3上配置多孔质体4。作为所述多孔质体4，使用陶瓷多孔质体或绝缘材料形成的无纺布等电解液浸透部件。通过使用电解质浸透部件，可使电解质在电极组的内部与外部之间流通。多孔质体4的形成厚度以与极板的正反面的活性物质层厚度加上隔膜的多孔质绝缘体7的厚度而成的极板跨距间距离(卷绕而相邻接的极板的集电体间的距离)相比进一步厚0.5％以上且5％以下的程度的方式而形成。若比极板跨距间距离厚的程度不足0.5％，则卷绕时的面压力的变化有可能对活性物质层部分有影响，若大于5％，则相互重叠的电极组间有可能变得不能接触。
构成多孔质体4的陶瓷多孔质体包含无机氧化物填料和粘合剂。作为填料，优选选择耐热性优异且电化学稳定的材质，可选择氧化铝、氧化镁、或二氧化硅等无机氧化物。此外，粘合剂是为了使填料固定在多孔质体4的膜上而添加的，优选选择无定形、耐热性优异的材质，可使用含有聚丙烯腈基团的橡胶状高分子等。将包含这些填料和粘合剂的浆料涂布在极板的活性物质未形成部分3上，使溶剂干燥，将具有上述说明的厚度的多孔质体4附着在集电体上而形成。然后，使隔膜介于正极和负极之间来卷绕。其结果是，卷绕时施加的压力施加于端部的陶瓷多孔质体，施加在该部分的压力在卷绕的电极组的径向方向上发生变化，但在形成有活性物质层的正极、负极和隔膜接触的部分中，压力在径向方向上不发生变化，在接触状态下进行卷绕。
构成多孔质体4的无纺布优选使用耐氧化性优异的聚烯烃系无纺布。在电极组端部的活性物质层未形成部分上，配置具有上述说明的厚度的无纺布。配置方法例如可举出在卷绕极板与隔膜时同时卷绕无纺布的方法。其结果是，卷绕时施加的压力施加在端部的无纺布上，施加在该部分的压力在电极组的径向方向上发生变化，但在形成有活性物质的正极、负极和隔膜接触的部分中，压力在径向方向上不发生变化，在接触状态下进行卷绕。
将在卷绕组的端部露出的正极集电体与正极集电板(例如铝)8连接，将负极集电体与负极集电板(例如铜或镍)9连接。采用例如激光焊接或超声波焊接等来连接。
作为非水电解质，可使用液状、凝胶状或固体(高分子固体电解质)状的物质。
液状非水电解质(非水电解液)可通过使电解质(例如锂盐)溶解在非水溶剂中而得到。此外，凝胶状非水电解质包含非水电解质、和保持该非水电解质的高分子材料。作为所述高分子材料。可优选使用例如聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯六氟丙烯等。
作为溶解电解质的非水溶剂，可使用公知的非水溶剂。所述非水溶剂的种类没有特别限制，可使用例如环状碳酸酯、链状碳酸酯、环状羧酸酯等。作为环状碳酸酯，可列举碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)等。作为链状碳酸酯，可列举碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)等。作为环状羧酸酯，可列举γ-丁内酯(GBL)、γ-戊内酯(GVL)等。非水溶剂可单独使用一种，也可组合两种以上来使用。
对于溶解在非水溶剂中的电解质，可使用例如LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiB10Cl10、低级脂肪族羧酸锂、LiCl、LiBr、LiI、氯硼烷锂、硼酸盐类、酰亚胺盐类等。作为硼酸盐类，可列举双(1，2-苯二酚根合(2-)-O，O’)硼酸锂、双(2，3-萘二酚根合(2-)-O，O’)硼酸锂、双(2，2’-联苯二酚根合(2-)-O，O’)硼酸锂、双(5-氟-2-酚根合-1-苯磺酸-O，O’)硼酸锂等。作为酰亚胺盐类，可列举双三氟甲磺酸酰亚胺锂((CF3SO2)2NLi)、三氟甲磺酸九氟丁磺酸酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)(C4F9SO2))、双五氟乙磺酸酰亚胺锂((C2F5SO2)2NLi)等。电解质可单独使用一种，也可组合两种以上来使用。
此外，非水电解液中也可包含可在负极上分解而形成锂离子传导性高的覆膜从而提高充放电效率的材料作为添加剂。作为具有这样的功能的添加剂，可列举例如碳酸亚乙烯酯(VC)、4-甲基碳酸亚乙烯酯、4，5-二甲基碳酸亚乙烯酯、4-乙基碳酸亚乙烯酯、4，5-二乙基碳酸亚乙烯酯、4-丙基碳酸亚乙烯酯、4，5-二丙基碳酸亚乙烯酯、4-苯基碳酸亚乙烯酯、4，5-二苯基碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯(VEC)、二乙烯基碳酸亚乙酯等。这些可以单独使用，也可以组合两种以上来使用。其中，优选选自由碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯和二乙烯基碳酸亚乙酯组成的组的至少一种。此外，上述化合物中，其一部分氢原子也可被氟原子取代。优选使电解质相对于非水溶剂的溶解量在0.5～2摩尔/L的范围内。
此外，非水电解液中也可含有使电池失活的公知的苯衍生物，其在过充电时分解而在电极上形成覆膜。作为上述苯衍生物，优选具有苯基和与上述苯基相邻接的环状化合物基团的苯衍生物。作为上述环状化合物基团，优选苯基、环醚基、环酯基、环烷基、苯氧基等。作为苯衍生物的具体例子，可列举环己基苯、联苯、二苯醚等。这些可以单独使用，也可以组合两种以上来使用。其中，苯衍生物的含量优选为非水溶剂总量的10体积％以下。
将按照上述步骤制作出的正极和负极介由隔膜卷绕来制作扁平状的电极组。然后，将其插入到电池盒中，分别将正极侧、负极侧与外部集电机构连接，注入非水电解液，然后密封必要部位，从而得到二次电池。
卷绕时的面压力由向卷绕时的正极、负极和隔膜施加的张力、取决于彼此接触的宽度和卷径的面积所决定。当使向正极、负极和隔膜的张力始终恒定时，面压变得随着卷径而变化。即，在卷径小的卷绕开始附近，承受各张力的面积小，因此面压相对地变高，在卷径变大的卷绕结束附近，承受各张力的面积大，因此面压相对地变低。如本发明的实施方式所示，当将压力均等化部件设置在极板端部时，在该部分负荷压力，形成有正极活性物质层与负极活性物质层的部分在介由多孔质绝缘体相连接的状态下被卷绕。此时，当通过向压力均等化部件施加的压力而使该部件被极度压缩、变为与极板的正反面的活性物质层厚度加上隔膜的多孔质绝缘体7的厚度而成的极板跨距间距离(卷绕而相邻接的极板的集电体间的距离)相同的厚度时，压力也施加到形成有活性物质层的部分。因此，在使面压恒定的方面，由与卷径有关的压力均等化部件的压力引起的压缩性也成为影响参数。
下面，就实施例进行详细说明。
(实施例1)
首先，对正极板的制作方法进行说明。向NiSO4水溶液中加入规定比例的Co和Al的硫酸盐，制作饱和水溶液。一边搅拌所述饱和水溶液一边缓缓滴加溶解有氢氧化钠的碱溶液来中和，由此，利用共沉淀法生成三元系的氢氧化镍Ni0.7Co0.2Al0.1(OH)2的沉淀物。过滤、水洗该沉淀物，在80℃下进行干燥。得到的氢氧化镍的平均粒径约为10μm。
然后，在大气中在900℃下对得到的Ni0.7Co0.2Al0.1(OH)2进行10小时的热处理，得到氧化镍Ni0.7Co0.2Al0.1O。然后，加入氢氧化锂一水合物以使得Ni、Co、Al的原子数之和与Li的原子数相等，在干燥空气中在800℃下进行10小时的热处理，由此，得到组成式LiNi0.7Co0.2Al0.1O2表示的锂镍复合氧化物作为正极活性物质。然后，经粉碎、分级处理制成正极活性物质粉末。平均粒径为9.5μm、比表面积为0.4m2/g。
将按照上述方法得到的锂镍复合氧化物3kg、乙炔黑150g、聚偏氟乙烯(PVDF)溶解到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中而成的溶液(固形成分率12％)1500g、和NMP1000g混炼来制作正极浆料。用带有逗号辊的涂布机将所述浆料涂布到厚度15μm的铝箔上，使一侧端部未涂布宽度为50mm。在涂布浆料之后，用干燥炉干燥，在铝箔上形成正极活性物质层。然后，进行压制以使得正极板的总厚度为50μm。
接着，对负极板的制作方法进行说明。将人造石墨3kg与溶解在NMP中的PVDF溶液2500g混炼来制作负极浆料。用带有逗号辊的涂布机将所述浆料涂布到厚度10μm的铜箔上，使一侧端部未涂布宽度为50mm。在涂布浆料之后，用干燥炉干燥，在铜箔上形成负极活性物质层。然后，进行压制以使得负极板的总厚度为60μm。
接着，对作为压力均等化部件的多孔质体的制作方法进行说明。将中值粒径0.3μm的氧化铝1000g、聚丙烯腈改性橡胶粘合剂(固形成分8重量％)375g与适量的NMP溶剂一同混炼，来制作多孔质耐热浆料。首先，将所述浆料涂布到正极板的宽度方向端部。具体而言，通过逗号辊涂布机将所述陶瓷多孔质体浆料仅涂布到距正极活性物质层端部2mm的活性物质未涂布部的一个面上，使溶剂干燥。使干燥后的陶瓷多孔质体固形成分的厚度成为与电极组卷绕跨距相当的137μm的厚度。接着，将所述浆料涂布到负极板的宽度方向端部。具体而言，通过逗号辊涂布机将陶瓷多孔质体浆料仅涂布到距负极活性物质层端部1mm的活性物质未涂布部的一个面上，使溶剂干燥。使干燥后的陶瓷多孔质体固形成分的厚度成为与电极组卷绕跨距相当的142μm的厚度。
对形成有所述陶瓷多孔质体的正极进行切割以使得陶瓷多孔质体形成部的宽度为10mm，而且活性物质层形成部的宽度为95mm，来制作长型带状的正极板。对形成有陶瓷多孔质体的负极进行切割以使得陶瓷多孔质体形成部的宽度为10mm，而且活性物质形成部的宽度为97mm，来制作长型带状的负极板。
使按照上述方法制作出的正极板和负极板在长度方向上一致，以双方的多孔质体位于宽度方向的各自相反侧的端部的方式进行排列，使厚20μm的作为多孔质绝缘体的聚乙烯隔膜介于两极板之间，卷绕为圆筒形来制作电极组。本实施例中，由于多孔质体附着在集电体上，因而在卷绕时多孔质体不会有脱落的危险。
然后，通过激光焊接分别将铝制正极集电板8和镍制负极集电板9连接在该电极组的正极和负极端面上，将该电极组插入到盒10中，将正极集电板8激光焊接在封口板11上，用电阻焊接将负极集电板9连接在盒10底部。然后，通过减压方式向其内部注入电解液，所述电解液以下述方式形成：以体积比1∶3的配合比混合碳酸亚乙酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)形成混合溶剂，以1mol/dm3的浓度将六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质溶解在所述混合溶剂中形成电解液。最后，介由垫圈在封口板11与盒10之间敛缝封口，来制作非水电解质二次电池。
(实施例2)
除了不形成陶瓷多孔质体之外，按照与实施例1相同的方法来制作正极和负极。然后，在正极端部侧插入宽10mm、厚137μm的聚烯烃系无纺布，在负极端部侧插入宽10mm、厚142μm的聚烯烃系无纺布，同时将正极和负极介由隔膜卷绕成圆筒形来制作电极组。除此之外，按照与实施例1相同的方法来制作非水电解质二次电池。
(比较例1)
除了不形成陶瓷多孔质体之外，按照与实施例1相同的方法来制作正极和负极。将该正极和负极介由隔膜卷绕成圆筒形来制作电极组。除此之外，按照与实施例1相同的方法来制作非水电解质二次电池。
对按照上述方法制作的实施例1、2和比较例1的电池在25℃的环境下、以小时率为5C的电流值在4.2V至2.5V的电压范围内实施充放电循环试验。此时的相对于放电容量的循环的容量维持率如图4所示。
实施例1、2的结构的电池中，在电极组的卷绕时施加的压力(面压力)施加在端部的陶瓷多孔质体或无纺布的多孔质体上，施加在该部分的压力在电极组的径向方向上发生变化，但在形成有活性物质层的正极、负极和隔膜接触的部分中，压力在径向方向上不发生变化，在接触状态下进行卷绕。此外，由于电极组端部经由这些多孔质体卷绕，因而对电解液的浸透也没有阻碍。
与此相对照，比较例1的结构的电池中，面压力在电极组的径向方向上变化，相对而言，面压在卷绕开始时高，在卷绕结束时变低。如图4所示，与比较例1相比较，在实施例1、2的电池中，即使增加充放电循环，容量维持率的降低也被抑制得较小。对于比较例1的结构的电池，由于由电极组的卷径造成的面压差，产生正极与负极间的隔膜的压缩状态发生变化等现象，因卷绕的电极组中卷绕开始还是卷绕结束的位置、场所的不同而使极间电阻产生偏差，电流集中于电阻低的部分，由此可以推测，随着充放电循环的增加，容量劣化变大。
可以认为实施例1、2的结构的非水电解质二次电池中：能够保持电解液的含浸性良好，且保持圆筒形电极组的径向方向上的正极、负极、隔膜的接触压力恒定，可谋求在极板的长度方向上的充放电反应的均一化，随着充放电循环的增加的容量劣化受到抑制，可得到良好的寿命特性。
(其他实施方式)
上述实施方式和实施例只不过是本发明的示例，本发明不受这些实例的限制。也可以在电极组卷绕时用端部把持部件夹持活性物质层未形成部的集电体，向该端部把持部件施加面压力，以使得从卷绕最初至卷绕最后向电极组的活性物质层存在的部分施加恒定的压力。该端部把持部件可在卷绕后取下。
工业适用性
如上述说明，本发明涉及的非水电解质二次电池具有优异的寿命特性，作为混合动力汽车、电动汽车的电源等是有用的。
符号说明
1 集电体
2 活性物质层
3 活性物质层未形成部
4 多孔质体
5 正极
6 负极
7 隔膜
8 正极集电板
9 负极集电板
10 盒
11 封口板
12 垫圈
21 正极集电体
22 负极集电体
Claims (5)
1.一种非水电解质二次电池，其具备：
在正极集电体的表面形成有正极活性物质层的带状的正极板、
在负极集电体的表面形成有正极活性物质层的带状的负极板、
介于所述正极板和所述负极板之间的带状的多孔质绝缘体、
非水电解质、和
收纳所述正极板、所述负极板、所述多孔质绝缘体和所述非水电解质的电池盒，
由所述正极板、所述负极板和所述多孔质绝缘体形成的电极组被卷绕并被封入所述电池盒中，
所述电极组以下述方式形成：从卷绕开始至结束，实质上恒定的压力被施加在存在有所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的卷绕部分。
2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，
所述正极板中，在宽度方向的端部存在有未形成所述正极活性物质层的正极活性物质层未形成部，
所述负极板中，在宽度方向的端部存在有未形成所述负极活性物质层的负极活性物质层未形成部，
在卷绕的状态下，压力均等化部件介入地存在于邻接的所述正极活性物质层未形成部彼此之间、和邻接的所述负极活性物质层未形成部彼此之间。
3.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池，其中，所述压力均等化部件附着在所述正极活性物质层未形成部和负极活性物质层未形成部上。
4.根据权利要求2或3所述的非水电解质二次电池，其中，所述压力均等化部件具有非水电解质浸透的浸透部。
5.根据权利要求4所述的非水电解质二次电池，其中，所述浸透部为由绝缘材料形成的无纺布或陶瓷多孔质体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111026 |