CN102856578A - 非水系二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供非水系二次电池，其具备：电极，包含具有在绝缘层的双面上形成有导电层的多层结构的集流体、和在所述集流体上形成的活性物质层；贯通构件，由导电性材料构成，且将所述集流体沿厚度方向贯通；和极耳电极，其与所述电极电连接，层叠多个所述电极，并且所述贯通构件的表面上设置有凹凸。

Description

非水系二次电池
技术领域
本发明涉及非水系二次电池。
背景技术
以锂离子二次电池为代表的非水系二次电池，具有高容量和高能量密度，并且贮藏性能和充放电的反复特性等也优良，因此，可广泛利用于便携设备等民生设备。另外，近年来，由于关于环境问题和节能的意识提高，因此，开始在蓄电用途和电动汽车等的车载用途中利用锂离子二次电池。
另一方面，非水系二次电池由于其能量密度高，因此，在过充电状态和暴露于高温环境下的状态中，异常过热和起火等的危险性高。因此，对于非水系二次电池而言，正在寻求对于安全性的各种对策。
另外，以往，为了防止由异常发热引起的起火，提出了使用具有多层结构的集流体的锂离子二次电池(例如，参照专利文献1)。
上述专利文献1中提出了使用在具有130℃～170℃的低熔点的树脂膜的双面上形成有金属层的集流体的锂离子二次电池。该锂离子二次电池，在过充电状态或高温状态等下产生异常发热时，低熔点的树脂膜发生熔融。并且，由于树脂膜的熔融，电极破损。由此，电流被切断，因此，电池内部的温度上升得到抑制，从而能防止起火。
专利文献1：日本特开平11-102711号公报
如上所述，专利文献1中提出的集流体，作为非水系二次电池的安全对策非常有效。
但是，上述集流体由于具有在绝缘性的树脂膜的双面上形成有金属层的构成，因此，例如，在层叠有多个电极的层叠型非水系二次电池的情况下，将引出配线用的极耳电极与集流体连接时，存在电极之间不能导通的不良情况。因此，难以将极耳电极与所有的电极电连接，因而存在电池性能显著降低的问题。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，本发明的一个目的在于，提供能够使安全性提高、并且能够抑制电池性能降低的非水系二次电池。
为了实现上述目的，本发明的第一发明的非水系二次电池，具备：电极，包含具有在绝缘层的双面上形成有导电层的多层结构的集流体、和在集流体上形成的活性物质层；贯通构件，由导电性材料构成，且将集流体沿厚度方向贯通；和极耳电极，其与电极电连接。另外，层叠多个上述电极，并且贯通构件的表面上设置有凹凸。
该第一发明的非水系二次电池，如上所述，具备将集流体沿厚度方向贯通的贯通构件，由此，通过该贯通构件，能够将集流体中的绝缘层一侧的导电层与另一侧的导电层电连接。因此，通过用该贯通构件将电极贯通，即使在使用具有多层结构的集流体的情况下，也能够将多个层叠的电极之间导通。由此，能够将极耳电极与层叠的多个电极电连接。例如，能够将极耳电极与层叠的同极性的所有电极电连接。因此，由于能够抑制电池性能的降低，因而能够最大限度地活用非水系二次电池的性能。
另外，第一发明中，通过在贯通构件的表面上设置凹凸，能够使导电性构件与电极(导电层)的接触面积增大，因此，能够降低贯通构件与电极(导电层)的接触电阻。因而对于直接与极耳电极接触的电极以外的电极而言，也能够降低接触电阻。因此，通过该贯通构件，能够将多个层叠的电极之间导通，因此能够使极耳电极与层叠的多个电极电连接。其结果，能够进一步抑制电池性能的降低，因此，能够得到(制作)特性损失少的锂离子二次电池。
另外，第一发明中，通过使用具有多层结构的集流体，例如，在过充电状态或高温状态等下产生异常发热的情况下，集流体的绝缘层发生熔融，电极破损，因此，能够切断电流。由此，能够抑制电池内部的温度上升，因此，能够防止发生起火等异常状态。
需要说明的是，第一发明中，通过具备上述贯通构件，例如，在通过焊接等将极耳电极与电极连接的情况下，能够降低极耳电极与电极的接触电阻、以及电极之间的接触电阻。由此，能够将极耳电极与电极强固地导通连接。另外，通过将极耳电极与电极强固地导通连接，也能够抑制由接触电阻的增加引起的电池容量的降低。
上述第一发明的非水系二次电池中，凹凸的高度优选为0.1μm～5mm的范围。如果这样构成，则能够容易地增大贯通构件与电极的接触面积。
另外，上述第一发明的非水系二次电池中，上述凹凸相对于贯通构件的贯通方向以预定的节距设置，该凹凸的节距优选为集流体的厚度的0.1倍～2倍。如果这样构成，则能够容易地在电极之间配置凹凸的凸部分，因此，能够有效地增大贯通构件与电极的接触面积。由此，能够有效地降低贯通构件与电极的接触电阻。
另外，上述第一发明的非水系二次电池中，在贯通构件上形成螺纹槽，通过该螺纹槽的形成，也能够在贯通构件的表面上设置凹凸。
本发明的第二发明的非水系二次电池，具备：电极，包含具有在绝缘层的双面上形成有导电层的多层结构的集流体、和在该集流体上形成的活性物质层；贯通构件，由导电性材料构成，且将集流体沿厚度方向贯通；和极耳电极，其与电极电连接。层叠多个上述电极。另外，贯通构件在层叠的电极内变形，并且贯通构件的变形部分与集流体接触。
该第二发明的非水系二次电池，如上所述，使贯通构件在层叠的电极内变形，并且使该变形部分与集流体接触，由此，能够增大贯通构件与电极的接触面积，因此，能够降低贯通构件与电极的接触电阻。因此，通过该贯通构件，能够将多个层叠的电极之间导通，因此，能够将极耳电极与层叠的多个电极电连接。其结果，能够进一步抑制电池性能的降低。
上述第二发明的非水系二次电池中，贯通构件优选采用具有在层叠的电极内弯折的弯折部的构成。如果这样构成，则弯折的部分与集流体接触，因此，能够容易地增大贯通构件与电极的接触面积。
此时，贯通构件的弯折部优选位于彼此相邻的电极之间。如果这样构成，则能够有效地增大贯通构件与电极的接触面积。由此，能够有效地降低贯通构件与电极的接触电阻。
另外，在贯通构件具有上述弯折部的构成中，优选在贯通构件上形成有作为弯折的开端的弯折开始部。如果这样构成，则在弯折开始部贯通构件容易弯折，因此，通过在期望的位置设置弯折开始部，能够将贯通构件在期望的位置弯折。因此，例如，通过将弯折开始部以位于彼此相邻的电极之间的方式设置，能够在电极之间将贯通构件弯折。由此，能够容易地使贯通构件的弯折部位于彼此相邻的电极之间，因此，能够更容易地增大贯通构件与电极的接触面积。
需要说明的是，上述弯折开始部，可以由切入部或者凹部构成。
另外，在贯通构件上形成有上述弯折开始部的构成中，贯通构件优选具有将层叠的电极贯通的多个贯通部。该情况下，优选多个贯通部的至少一个上形成有弯折开始部。
另外，上述贯通构件中，上述贯通部可以通过对将层叠的电极贯通的部分进行分割的方式构成。另外，将层叠的电极贯通的部分的分割可以设定为2～16次分割。
如上，根据本发明，能够容易地得到使安全性提高、并且能够抑制电池性能降低的非水系二次电池。
附图说明
图1是示意地表示本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的电极组的截面图。
图2是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的分解立体图。
图3是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的电极组的分解立体图。
图4是示意地表示本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的电极组的立体图。
图5是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的整体立体图。
图6是放大表示图1的一部分的截面图。
图7是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的正极的截面图(与沿图9的A-A线的截面对应的图)。
图8是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的正极的俯视图。
图9是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的正极的立体图。
图10是示意地表示本发明的第一实施方式的锂离子二次电池中使用的正极的一部分的俯视图。
图11是示意地表示本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的电极组的一部分的立体图。
图12是示意地表示本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的电极组的一部分的立体图。
图13是示意地表示本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的电极组的一部分的截面图(与包括贯通构件的截面对应的图)。
图14是表示本发明的第一实施方式的贯通构件的立体图。
图15是本发明的第一实施方式的贯通构件的侧视图。
图16是放大表示本发明的第一实施方式的贯通构件的一部分的截面图。
图17是示意地表示使本发明的第一实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。
图18是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的负极的截面图(与沿图20的B-B线的截面对应的图)。
图19是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的负极的俯视图。
图20是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的负极的立体图。
图21是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的隔膜的俯视图。
图22是放大表示本发明的第二实施方式的贯通构件的一部分的截面图。
图23是示意地表示使本发明的第二实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。
图24是本发明的第三实施方式的贯通构件的截面图。
图25是示意地表示使本发明的第三实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。
图26是本发明的第四实施方式的贯通构件的侧视图。
图27是示意地表示使本发明的第四实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。
图28是放大表示本发明的第四实施方式的贯通构件的一部分的示意截面图(表示弯折开始部的一例的图)。
图29是放大表示本发明的第四实施方式的贯通构件的一部分的示意截面图(表示弯折开始部的另一例的图)。
图30是表示本发明的第四实施方式的贯通构件的安装方法的示意截面图。
图31是表示本发明的第四实施方式的贯通构件的安装方法的示意截面图。
图32是示意地表示本发明的第五实施方式的贯通构件的截面图。
图33是示意地表示使本发明的第五实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。
图34是示意地表示本发明的第六实施方式的贯通构件的截面图。
图35是从上方一侧观察本发明的第六实施方式的贯通构件的示意俯视图。
图36是示意地表示本发明的第六实施方式的贯通构件(插入有芯棒的状态)的截面图。
图37是用于说明本发明的第六实施方式的贯通构件的构成的图。
图38是用于说明本发明的第六实施方式的贯通构件的构成的图。
图39是表示本发明的第六实施方式的贯通构件的安装方法的示意截面图。
图40是表示本发明的第六实施方式的贯通构件的安装方法的示意截面图。
具体实施方式
以下，基于附图，对使本发明具体化的实施方式详细地进行说明。需要说明的是，以下实施方式中，对于在作为非水系二次电池的一例的层叠型的锂离子二次电池中应用本发明的情况进行说明。
(第一实施方式)
图1是示意地表示本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的电极组的截面图。图2是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的分解立体图。图3是本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的电极组的分解立体图。图4～图21是用于说明本发明的第一实施方式的锂离子二次电池的图。首先，参照图1～图21，对本发明的第一实施方式的锂离子二次电池进行说明。
第一实施方式的锂离子二次电池，如图2以及图5所示，是具有方形扁平形状的大型二次电池，具备：包含多个电极5的电极组50(参照图1)、和将该电极组50与非水电解液一起封入的金属制的外装容器100。
上述电极5，如图1～图3所示，包含正极10以及负极20而构成，在正极10与负极20之间，配置用于抑制正极10与负极20的短路的隔膜30。具体而言，正极10以及负极20以夹持隔膜30而彼此相对的方式配置，正极10、隔膜30以及负极20依次层叠，由此，构成层叠结构(层叠体)。需要说明的是，正极10以及负极20逐一地交替层叠。另外，上述电极组50以一个正极10位于相邻的两个负极20之间的方式构成。
另外，上述电极组50，例如包含13片正极10、14片负极20、28片隔膜30而构成，正极10以及负极20夹持隔膜30而交替层叠。另外，在上述电极组50中的最外侧(最外层的负极20的外侧)配置隔膜30，实现与外装容器100的绝缘。
构成电极组50的正极10，如图7所示，具有在正极集流体11的双面上负载正极活性物质层12的构成。
正极集流体11具有进行正极活性物质层12的集流的功能。
在此，第一实施方式中，上述正极集流体11构成为在绝缘性的树脂层13的双面上形成有导电层14的多层结构(三层结构)。需要说明的是，树脂层13为本发明的“绝缘层”的一例。
构成正极集流体11的导电层14，例如由铝或铝合金构成，形成为约6μm～约15μm的厚度。铝的耐氧化性高，因此，可以优选作为正极集流体11的导电层14使用。需要说明的是，上述导电层14也可以不由铝或铝合金构成，而由例如钛、不锈钢、镍等金属材料、或者它们的合金等构成。
作为导电层14的形成方法，没有特别限定，例如，可以列举利用蒸镀、溅射、电镀、化学镀、粘贴金属箔等的方法、以及由这些方法组合构成的方法。
正极集流体11的树脂层13，由含有热塑性树脂的塑料材料构成。该树脂层13例如由片状(膜状)的树脂构件(树脂膜)构成。作为含有热塑性树脂的塑料材料，例如，优选使用热变形温度为150℃以下的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯、聚酰胺等。其中，优选120℃下的热收缩率在平面方向的任意一个方向(例如，纵向以及横向的任意一个方向)上均为1.5%以上的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂、聚氯乙烯等。另外，也可以优选使用它们的复合膜、和对它们实施表面加工处理后的树脂膜。另外，也可以使用与上述隔膜30相同材质的树脂膜。另外，根据制造工序、加工处理的差异，如果是热变形温度、热收缩率等不同的树脂，也可以用于树脂层13和隔膜30中的任意一个。
另外，树脂层13的厚度，没有特别限定，为了获得作为二次电池的能量密度提高与强度保持的平衡，优选为5μm以上且50μm以下，更优选为10μm以上且20μm以下。需要说明的是，树脂层13(树脂膜)可以是通过单轴拉伸、双轴拉伸或无拉伸等任意一种方法制造的树脂膜。另外，正极集流体11的树脂层13除了膜状以外，也可以是例如纤维状。
需要说明的是，上述热变形温度以及热收缩率是指通过以下方法得到的值。另外，热变形温度是指树脂层(树脂膜)开始热收缩的温度(关于热变形温度以及热收缩率，对于后述的隔膜而言也同样)。
热变形温度通过如下步骤测定，即：在一定温度下在恒温槽内保持一定时间，测定热收缩率，在没有收缩的情况下提高温度，在产生收缩的情况下降低温度，重复该操作而进行测定。具体而言，将树脂膜例如在100℃下保持15分钟，测定树脂膜的热收缩率。在此时的热收缩率为20%以下的情况下，使用新的样品，将温度提高至105℃，在该温度下保持15分钟后测定热收缩率。重复该工序，直至达到150℃，将热收缩率达到10%以上的时间点的温度设定为热变形温度。
另外，热收缩率的测定，例如，在树脂膜上空出50mm以上的间隔来设置两个点，使用卡尺，测定两个点的点间距离。然后，在120℃(关于后述的隔膜，在180℃)下进行15分钟加热处理后，再次同样测定点间距离，根据加热处理前后的测定值，求出热收缩率。基于该方法，在树脂层(树脂膜)的平面方向(例如，纵向以及横向)上，分别测定三个以上的点间距离，采用由各测定结果计算出的热收缩率的平均值作为最终的树脂膜的热收缩率。此时，关于树脂膜的纵向以及横向，分别至少选定距树脂膜的端部10%以内的两个点、和距树脂膜的端部约50%的一个点作为点间距离的测定地点。将平面方向(例如，纵向以及横向)的任意一个方向上大的值作为热收缩率。
正极活性物质层12，含有能够吸藏和释放锂离子的正极活性物质而构成。作为正极活性物质，例如可以列举含有锂的氧化物。具体而言，可以列举LiCoO2、LiFeO2、LiMnO2、LiMn2O4、以及将这些氧化物中的过渡金属的一部分用其他金属元素置换而成的化合物等。其中，在通常的用途中，优选使用能够将正极保有的锂量的80%以上利用于电池反应的物质作为正极活性物质。由此，能够提高二次电池的对于过充电等事故的安全性。作为这样的正极活性物质，例如，可以列举：LiMn2O4这样的具有尖晶石结构的化合物、以及由LiXMPO4(M为选自Co、Ni、Mn、Fe中的至少一种以上的元素)表示的具有橄榄石结构的化合物等。其中，从成本的观点出发，优选包含Mn以及Fe中的至少一种的正极活性物质。另外，从安全性以及充电电压的观点出发，优选使用LiFePO4。LiFePO4由于全部的氧(O)通过强固的共价键与磷(P)结合，因此，不容易引起温度上升导致的氧的释放。因而，安全性优良。
需要说明的是，上述正极活性物质层12的厚度，优选为约20μm～约2mm，更优选为约50μm～约1mm。
另外，上述正极活性物质层12只要至少含有正极活性物质，则其构成没有特别限制。例如，正极活性物质层12，除了正极活性物质以外，还可以含有导电材料、增稠材料、粘合材料等其他材料。
导电材料只要是不对正极10的电池性能产生不良影响的电子传导性材料，则没有特别限定，例如，可以使用炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨(天然石墨、人造石墨)、碳纤维等碳质材料或导电性金属氧化物等。这些中，作为导电材料，从电子传导性以及涂布性的观点出发，优选炭黑以及乙炔黑。
作为增稠材料，例如，可以使用聚乙二醇类、纤维素类、聚丙烯酰胺类、聚N-乙烯基酰胺类、聚N-乙烯基吡咯烷酮类等。这些中，作为增稠材料，优选聚乙二醇类、羧甲基纤维素(CMC)等纤维素类等，特别优选CMC。
粘合材料是发挥粘结活性物质粒子以及导电材料粒子的作用的材料，例如，可以使用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯基吡啶、聚四氟乙烯等含氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类聚合物、苯乙烯丁二烯橡胶等。
作为使正极活性物质、导电材料、粘合材料等分散的溶剂，例如，可以使用N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮、环己酮、乙酸甲酯、丙烯酸甲酯、二乙三胺、N,N-二甲基氨基丙胺、环氧乙烷、四氢呋喃等有机溶剂。
上述正极10例如通过如下步骤形成，即，将正极活性物质、导电材料、增稠材料以及粘合材料混合，加入适当的溶剂，形成糊状的正极合剂，将该正极合剂涂布在正极集流体11的表面上，进行干燥，根据需要进行用于提高电极密度的压缩。
另外，上述正极10，如图8所示，从上面看，具有大致矩形形状。正极10的Y方向的宽度W1，例如为约100mm，X方向的长度L1，例如为约150mm。另外，关于正极活性物质层12的涂布区域(形成区域)，Y方向的宽度W11与正极10的宽度W1相同，例如为约100mm，X方向的长度L11，例如为约135mm。
另外，如图7～图9所示，上述正极10，具有在X方向的一端侧没有形成正极活性物质层12而露出正极集流体11的表面(导电层14)的集流体露出部(露出区域)11a。在该集流体露出部11a上，电连接用于向外部流出电流的极耳电极41。需要说明的是，极耳电极41例如形成为宽度约30mm、长度约70mm的形状。
另外，第一实施方式中，在正极10的集流体露出部11a形成有沿厚度方向贯通的贯通孔11b。该贯通孔11b以在层叠多个正极10时使各正极10的贯通孔11b对齐(重叠)的方式形成。需要说明的是，在正极10的贯通孔11b中插通后述的贯通构件80(参照图1)。
构成电极组50的负极20，如图18所示，具有在负极集流体21的双面上负载负极活性物质层22的构成。
负极集流体21具有进行负极活性物质层22的集流的功能。
需要说明的是，第一实施方式中，负极集流体21与上述正极集流体11(参照图7)不同，是不含有树脂层的构成。即，仅仅正极集流体11(参照图7)构成为包含树脂层的多层结构。
具体而言，负极集流体21，例如由铜、镍、不锈钢、铁、镍镀层等的金属箔、或由它们的合金构成的合金箔构成，具有约1μm～约100μm(例如约16μm)的厚度。需要说明的是，负极集流体21，从难以与锂合金化的观点出发，优选为由铜或铜合金构成的金属箔，其厚度优选为4μm以上且20μm以下。
另外，上述负极集流体21除了箔状以外，还可以为膜状、片状、网状、实施了冲孔或扩展的形状、板条体、多孔体、发泡体、纤维组的形成体等形状。
负极活性物质层22包含能够吸藏和释放锂离子的负极活性物质而构成。作为负极活性物质，例如由含有锂的物质、或能够吸藏和释放锂的物质构成。另外，为了构成高能量密度电池，优选吸藏/释放锂的电位接近金属锂的析出/溶解电位。作为其典型例，可以列举：粒子状（鳞片状、块状、纤维状、晶须状、球状、粉碎粒子状等）的天然石墨或人造石墨。需要说明的是，作为负极活性物质，可以使用将中间相碳微球、中间相沥青粉末、各向同性沥青粉末等石墨化而得到的人造石墨。另外，也可以使用表面附着有非晶碳的石墨粒子。进而，也可以使用锂过渡金属氧化物、锂过渡金属氮化物、过渡金属氧化物及氧化硅等。作为锂过渡金属氧化物，使用例如以Li4Ti5O12为代表的钛酸锂时，由于负极20的劣化变少，因此能够实现电池的长寿命化。
需要说明的是，上述负极活性物质层22的厚度优选为约20μm～约2mm，更优选为约50μm～约1mm。
另外，上述负极活性物质层22只要至少包含负极活性物质，则对其构成没有特别限定。例如，负极活性物质层22除了负极活性物质以外，还可以包含导电材料、增稠材料、粘合材料等其他材料。需要说明的是，导电材料、增稠材料、粘合材料等其他材料可以使用与正极活性物质层12相同的材料(能够用于正极活性物质层12的材料)。
上述负极20例如通过如下步骤形成，即，将负极活性物质、导电材料、增稠材料以及粘合材料混合，加入适当的溶剂，形成糊状的负极合剂，将该负极合剂涂布在负极集流体21的表面上，进行干燥，根据需要进行用于提高电极密度的压缩。
另外，上述负极20，如图19所示，从上面看，具有大致矩形形状，形成为与正极10(参照图8以及图9)实质上相同的大小(平面面积)。具体而言，第一实施方式中，上述负极20的Y方向的宽度W2与正极10的宽度W1(参照图8)相同，例如为约100mm，X方向的长度L2与正极10的长度L1(参照图8)相同，例如为约150mm。另外，负极活性物质层22的涂布区域(形成区域)的Y方向的宽度W21与负极20的宽度W2相同，例如为约100mm，X方向的长度L21，例如为约135mm。
另外，如图18～图20所示，上述负极20与正极10同样，具有在X方向的一端侧没有形成负极活性物质层22而露出负极集流体21的表面的集流体露出部21a。在该集流体露出部21a上，电连接用于向外部流出电流的极耳电极42。需要说明的是，极耳电极42与上述极耳电极41(参照图8)同样，例如形成为宽度约30mm、长度约70mm的形状。
构成电极组50的隔膜30(参照图1～图3)，例如，可以从电绝缘性的合成树脂纤维、玻璃纤维、天然纤维等的无纺布、织布或微多孔膜等中适当选择。其中，从品质的稳定性等观点出发，优选聚乙烯、聚丙烯、聚酯、芳香聚酰胺类树脂、纤维素类树脂等的无纺布、微多孔膜，特别优选由芳香聚酰胺类树脂、聚酯类树脂或纤维素类树脂构成的无纺布、微多孔膜。
另外，隔膜30优选具有200℃以下的熔点，以使由于内部短路在锂离子二次电池中出现发热时隔膜30的孔堵塞而阻断离子传导，并且，隔膜30优选具有比正极集流体11的树脂层13更高的熔点。例如，隔膜30优选以120℃下的热收缩率比正极集流体11的树脂层13小的方式构成。另外，例如，隔膜30优选由在正极集流体11的树脂层13的热变形温度以下的温度下其热收缩率为1.0%以下的材料构成。进而，隔膜30优选由180℃下的热收缩率为1.0%以下的、芳香聚酰胺类树脂、聚酯类树脂、纤维素类树脂等的多孔膜构成。
关于隔膜30的厚度，没有特别限定，优选能够保持必要量的电解液、并且能够防止正极10与负极20的短路的厚度。具体而言，隔膜30，例如可以形成0.02mm(20μm)～0.1mm(100μm)的厚度。作为隔膜30的厚度，优选为约0.01mm～约1mm，更优选为约0.02mm～约0.05mm。另外，构成隔膜30的材质如果每单位面积(1cm2)的透气度为约0.1秒/cm3～约500秒/cm3，则在保持低电池内部电阻的同时，能够确保恰好防止电池内部短路的强度，因此优选。
需要说明的是，关于隔膜，热变形温度以及热收缩率也是指通过与上述树脂层(树脂膜)同样的方法得到的值。另外，在测定120℃下的热收缩率的情况下，在120℃下进行加热处理，在测定180℃下的热收缩率的情况下，在180℃下进行加热处理。
另外，上述隔膜30，具有比正极活性物质层12的涂布区域(形成区域)以及负极活性物质层22的涂布区域(形成区域)大的形状。具体而言，如图21所示，上述隔膜30形成为大致矩形形状，以其Y方向的宽度W3例如为约115mm、X方向的长度L3例如为约160mm的方式构成。
上述正极10以及负极20，如图1～图3所示，以正极10的集流体露出部11a与负极20的集流体露出部21a彼此位于相反侧的方式配置，使隔膜30介于正极负极之间进行层叠。
在此，第一实施方式中，如图1、图2以及图4所示，在层叠的正极10的集流体露出部11a，设置(安装)将具有多层结构的正极集流体11沿厚度方向贯通的贯通构件80。该贯通构件80由导电性材料构成，通过插通(插入)到正极集流体11的贯通孔11b中，将层叠的所有正极10(同极性的电极5)连接贯通。
另外，上述贯通构件80包括圆柱状的主体部81、和在主体部81的一端设置的直径略大的头部82而构成。另外，如图6以及图11所示，在正极集流体11的贯通孔11b中插通贯通构件80后，铆接主体部81的另一端(与头部82相反侧的端部)，由此，能够固定层叠的正极10。
另外，正极集流体11的贯通孔11b，如图13所示，其直径以与贯通构件80的主体部81的直径同等程度的方式形成。另外，通过在贯通孔11b中插通贯通构件80，以贯通构件80的主体部81的表面(外表面)与贯通孔11b的内侧面密接(电接触)的方式构成。由此，正极集流体11中的树脂层13一侧的导电层14与另一侧的导电层14，通过贯通构件80而彼此电连接，并且，贯通构件80将所有的正极10连接贯通，由此，层叠的所有正极10彼此电连接。
另外，第一实施方式中，如图14以及图15所示，在贯通构件80(主体部81)的表面上设置有凹凸83(画影线区域)。例如通过切削、蚀刻、铸造等，在贯通构件80(主体部81)的几乎整个表面上形成该凹凸83。另外，如图16所示，凹凸83的高度R(突起(凸部分)的高度R)，优选为0.1μm～5mm的范围。需要说明的是，凹凸83的突起(凸部分)的形状，没有特别限定，例如，可以为梯形形状、三角锥形状、筒形穹顶形状(大致半椭圆形)等形状。另外，如图16所示，上述凹凸83也可以相对于贯通构件80的贯通方向(将层叠的正极集流体11贯通的方向(Z方向))以预定的节距P设置。
另外，如图17所示，通过在贯通孔11b中插通在表面上具有凹凸83的上述贯通构件80，贯通构件80与正极集流体11的导电层14相接触，并且其接触面积增大。
另外，如上所述，贯通构件80也具有作为用于将层叠的电极(正极10)捆扎而固定的紧固构件的功能。另外，通过利用该贯通构件80将层叠的电极(正极10)固定，成为各正极10的一部分(集流体露出部11a)彼此密合的状态。
需要说明的是，从导电性和耐氧化性等观点出发，优选贯通构件80由铝或铝合金构成。但是，贯通构件80也可以不为由铝或铝合金构成，而由例如钛、不锈钢、镍等金属材料、或者它们的合金等构成。
另外，如图10～图12所示，优选贯通构件80在正极集流体11的集流体露出部11a的多个部位设置。这样，通过在集流体露出部11a的多个部位设置贯通构件80(使其贯通)，正极之间的接触电阻降低，因此，电极间(正极间)的导通提高。
电极组50的正极10，如上所述，在用贯通构件80固定的状态下，在最外侧的正极10(正极集流体11的导电层14)上焊接固定上述极耳电极41。需要说明的是，极耳电极41可以焊接固定在中间层的正极10上，而不是最外层的正极上。另外，极耳电极41焊接固定在设置贯通构件80的区域内。具体而言，如图4、图10以及图12所示，上述极耳电极41，以覆盖贯通构件80的头部82的方式(以与贯通构件80重叠的方式配置)焊接固定在正极集流体11(正极10)的宽度方向(Y方向)的大致中央部(焊接区域M(参照图1))。由此，成为层叠的所有正极10(所有导电层14)与极耳电极41电连接的状态。此时，优选极耳电极41也与贯通构件80焊接。
多个负极20，如图1～图3所示，与正极10同样以集流体露出部21a对齐的方式层叠。另外，在最外侧的负极20(负极集流体21)上焊接固定上述极耳电极42。需要说明的是，与正极的情况同样，极耳电极42可以焊接固定在中间层的负极20上，而不是最外层的负极上。由此，成为层叠的所有负极20被极耳电极42焊接固定而与极耳电极42电连接的状态。需要说明的是，上述极耳电极42焊接固定在负极集流体21(负极20)的宽度方向(Y方向)的大致中央部。
极耳电极41以及42的焊接优选为超声波焊接，也可以不使用超声波焊接，而使用例如激光焊接、电阻焊接、点焊等。但是，在夹有树脂层13的正极集流体11上焊接极耳电极41的情况下，通过施加激光焊接、电阻焊接、点焊等的热进行接合的方法时，树脂层13有可能发生溶解。因此，优选在上述极耳电极41的焊接中使用没有施加热的超声波焊接。
另外，与正极10连接的极耳电极41，优选由铝构成，与负极20连接的极耳电极42，优选由铜构成。极耳电极41以及42优选使用与集流体相同材质的材料，也可以为不同的材质。另外，与正极10连接的极耳电极41和与负极20连接的极耳电极42可以为相同材质，也可以为不同的材质。另外，极耳电极41以及42，如上所述，优选焊接在正极集流体11以及负极集流体21的宽度方向的大致中央部，也可以焊接固定在中央部以外的区域。
与电极组50一同封入外装容器100(参照图2)内的非水电解液，没有特别限定，作为溶剂，例如可以使用：碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙酯、γ-丁内酯等酯类；四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧杂环己烷、二氧戊环、乙醚、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、甲氧基乙氧基乙烷等醚类；二甲基亚砜、环丁砜、甲基环丁砜、乙腈、甲酸甲酯、乙酸甲酯等极性溶剂等。这些溶剂可以单独使用，也可以混合两种以上作为混合溶剂使用。
另外，非水电解液中可以含有电解质支持盐。作为电解质支持盐，例如可以列举LiClO4、LiBF4（氟硼化锂）、LiPF6（六氟化磷酸锂）、LiCF3SO3（三氟甲磺酸锂）、LiF（氟化锂）、LiCl（氯化锂）、LiBr（溴化锂）、LiI（碘化锂）、LiAlCl4（四氯化铝酸锂）等锂盐。这些电解质支持盐可以单独使用，也可以混合两种以上使用。
需要说明的是，电解质支持盐的浓度没有特别限定，优选为0.5mol/L～2.5mol/L，更优选为1.0mol/L～2.2mol/L。电解质支持盐的浓度不足0.5mol/L时，在非水电解液中搬运电荷的载体浓度变低，非水电解液的电阻有可能增高。另外，电解质支持盐的浓度高于2.5mol/L时，盐本身的解离度变低，非水电解液中的载体浓度有可能没有提高。
封入电极组50的外装容器100，如图2以及图5所示，为大型的扁平方形容器，包含收纳电极组50等的外装罐60、和将该外装罐60封口的封口板70而构成。另外，在收纳电极组50的外装罐60上例如通过激光焊接安装封口板70。
外装罐60例如通过对金属板实施深拉深加工等而形成，形成为具有底面部61和侧壁部62的大致箱状。另外，如图2所示，在外装罐60的一端（底面部61的相反侧）设置用于插入电极组50的开口部63。另外，外装罐60形成为电极组50的电极面与底面部61相对且能够收纳电极组50的大小。
另外，如图2以及图5所示，上述外装罐60，在X方向的一侧(短边侧)的侧壁部62上形成电极端子64(例如，正极端子)，在X方向的另一侧(短边侧)的侧壁部62上形成电极端子64(例如，负极端子)。另外，在外装罐60的侧壁部62上形成用于注入非水电解液的注液孔65。该注液孔65，形成为例如
Figure BDA00001832164500201
的大小。另外，在注液孔65的附近形成用于释放电池内压的安全阀66。
另外，在外装罐60的开口部63的周围边缘处设置弯折部67，在该弯折部67上焊接固定封口板70。
外装罐60以及封口板70，例如，可以使用铁、不锈钢、铝等金属板、或对铁实施镀镍后的钢板等而形成。由于铁为廉价的材料，因此在价格的观点上优选，为了确保长期的可靠性，更优选使用由不锈钢、铝等构成的金属板或对铁实施镀镍后的钢板等。金属板的厚度，例如可以为约0.4mm～约1.2mm(例如约1.0mm)。
另外，上述电极组50以正极10以及负极20与外装罐60的底面部61相对的方式收纳在外装罐60内。关于收纳的电极组50，正极10的集流体露出部11a以及负极20的集流体露出部21a分别通过极耳电极41以及42与外装罐60的电极端子64电连接。
另外，非水电解液在用封口板70对外装罐60的开口部63封口后，从注液孔65进行例如减压注液。另外，在注液孔65上设置与注液孔65几乎相同直径的金属球(未图示)、或比注液孔65略大的金属板(未图示)，然后，通过电阻焊接或激光焊接等，对注液孔65进行封口。
第一实施方式的锂离子二次电池中，如上所述，通过具备将正极集流体11沿厚度方向贯通的贯通构件80，能够通过该贯通构件80将正极集流体11中的树脂层13一侧的导电层14与另一侧的导电层14电连接。因此，通过利用该贯通构件80将层叠的多个正极10(正极集流体11)全部连接贯通，即使在使用具有多层结构的集流体(正极集流体11)的情况下，也能够将多个层叠的电极之间导通。由此，能够将极耳电极41与层叠的多个电极(正极10)全部电连接。因此，能够抑制电池性能的降低，因而能够最大限地活用锂离子二次电池的性能。
另外，第一实施方式中，通过在贯通构件80的表面上设置凹凸83，能够使贯通构件80与正极10(正极集流体11的导电层14)的接触面积增大，因此，能够降低贯通构件80与电极5(正极10)的接触电阻。因此，对于直接与极耳电极41接触的电极以外的电极而言，也能够降低接触电阻。因此，通过该贯通构件80，能够将多个层叠的正极10(正极集流体11)之间导通，因而能够将极耳电极41与层叠的多个正极10(正极集流体11)电连接。其结果，能够进一步抑制电池性能的降低。
另外，上述第一实施方式中，如果将凹凸83的高度设定在0.1μm～5mm的范围，则能够容易地增大贯通构件80与正极10(正极集流体11的导电层14)的接触面积。
需要说明的是，第一实施方式中，通过具备上述贯通构件80，例如在用超声波焊接将极耳电极41与电极(正极10)连接的情况下，能够降低极耳电极41与电极(正极10)的接触电阻、以及电极之间的接触电阻。由此，能够将极耳电极41与电极(正极10)强固地导通连接。需要说明的是，通过将极耳电极41与电极(正极10)强固地导通连接，也能够抑制由接触电阻的增加引起的电池容量的降低。
另外，第一实施方式中，如上所述，通过使用具有多层结构的集流体作为正极集流体11，例如在过充电状态或高温状态等下产生异常发热的情况下，正极集流体11的树脂层13发生熔融，电极(正极10)破损，因此，能够切断电流。由此，能够抑制电池内部的温度上升，因此能够防止起火等异常状态发生。
另外，第一实施方式中，通过利用作为紧固构件发挥作用的贯通构件80将多个层叠的正极10(正极集流体11)贯通，能够使正极集流体11的一部分互相密合，因此，在多个层叠的正极10中，能够降低各正极10(各正极集流体11)的接触电阻，能够使极耳电极41与正极10、以及正极10之间更加强固地导通连接。由此，能够更有效地抑制电池性能的降低。
需要说明的是，通过将上述极耳电极41焊接固定在设置贯通构件80的区域内，能够容易地将得极耳电极41与正极10导通。
另外，第一实施方式中，通过在正极集流体11上预先形成插通贯通构件80的贯通孔11b，能够容易地使贯通构件80沿集流体的厚度方向贯通。由此，能够容易地将正极集流体11中的树脂层13一侧的导电层14与另一侧的导电层14电连接。
另外，第一实施方式中，通过由120℃下的热收缩率在平面方向的任意一个方向(例如，纵向以及横向的任意一个方向)上为1.5%以上的热塑性树脂构成正极集流体11的树脂层13，例如在过充电状态或高温状态等下产生异常发热的情况下，能够使电极容易破损。由此，能够有效地防止起火等异常状态发生，因此，能够有效地提高锂离子二次电池的安全性。
另外，如果由聚烯烃树脂、聚氯乙烯、或者它们的复合材料构成正极集流体11的树脂层13，则能够容易地使锂离子二次电池的安全性提高。
另外，第一实施方式中，通过将隔膜30以120℃下的热收缩率比正极集流体11的树脂层13小的方式构成，能够在隔膜30的隔离功能发挥前使构成正极10的集流体的树脂层13熔断。由此，通过由树脂层13以及隔膜30产生的电流遮断效果，能够以两个阶段实现电流遮断，因此，能够使锂离子二次电池的安全性进一步提高。
需要说明的是，如果使上述隔膜30的180℃下的热收缩率为1.0%以下，则在过充电状态或高温状态等下产生异常发热的情况下，能够抑制由隔膜30的热收缩引起的内部短路(在电极端部产生的电池的内部短路)的发生，因此，能够抑制发生急剧的温度上升。因此，由于能够抑制在产生电池内部的发热时隔膜30的热收缩引起的内部短路(在电极端部产生的电池的内部短路)的发生，因此，能够抑制发生急剧的温度上升。其结果，能够使锂离子二次电池的安全性进一步提高。即，如果这样构成，则即使在180℃的温度下，也能够抑制隔膜30的熔融、流动化，因此，能够抑制由于熔融、流动化而引起隔膜30的孔增大这样的不良情况发生。因此，在电池内部达到180℃时，在任何理由都不会引起电极(正极10)的破损的情况下，也能够抑制由于隔膜30的孔增大而引起正负极的短路部位增宽这样的不良情况发生。
实施例1
实施例1中，分别使用100重量份作为正极活性物质的LiCoO2、10重量份作为导电材料的乙炔黑、10重量份作为粘合剂的聚偏氟乙烯(PVDF)、作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，制作用于形成正极活性物质层的糊。另外，通过在具有15μm的厚度的丙烯膜(树脂层)的双面上以1μm的厚度形成铝蒸镀层(导电层)，制作正极集流体。然后，将上述糊涂布在正极集流体的双面上，充分干燥后，通过油压加压进行加压，由此，得到正极。该正极中的每单位面积的活性物质的重量为40mg/cm2。
接着，分别使用100重量份作为负极活性物质的中国产的天然石墨(平均粒径15μm、平均面间隔d002=0.3357nm、BET比表面积3m2/g)、12重量份作为粘合剂的PVDF、作为溶剂的NMP，制作用于形成负极活性物质层的糊。
在此，实施例1中，关于负极集流体，也与正极集流体同样，构成为在树脂层的双面上形成有导电层的多层结构。具体而言，通过在具有15μm的厚度的丙烯膜(树脂层)的双面上以1μm的厚度形成铜蒸镀层(导电层)，制作负极集流体。然后，将上述糊涂布在负极集流体的双面上，充分干燥后，通过油压加压进行加压，得到负极。
需要说明的是，实施例1中，作为隔膜，使用具有25μm的厚度的聚乙烯制的微多孔膜。另外，在正极集流体以及负极集流体中的没有形成活性物质层的区域(露出区域)，形成插通贯通构件的贯通孔。
接着，使用13片正极10、14片负极20、28片隔膜30，用正极10以及负极20夹着隔膜30交替层叠，由此，构成电极组(层叠体)。需要说明的是，形成在电极组的最外侧(最外层的负极的外侧)配置有隔膜的状态。
接着，在正极以及负极各自的贯通孔中插通贯通构件后，铆接贯通构件的端部，由此，固定层叠的各电极。使用铝制的贯通构件作为正极侧的贯通构件，使用铜制的贯通构件作为负极侧的贯通构件。
另外，在各贯通构件的表面通过切削设置凹凸。需要说明的是，各贯通构件的主体部的直径(贯通构件芯径)为
Figure BDA00001832164500241
另外，凹凸高度为100μm，凹凸节距为120μm。
另外，通过超声波焊接将极耳电极固定在用贯通构件固定的电极组的各个正极以及负极上。固定在正极上的极耳电极为铝制，固定在负极上的极耳电极为铜制。另外，通过超声波焊接，将各极耳电极与贯通构件固定(电连接)。
之后，将上述电极组封入外装容器内，注入非水电解液，由此，制作实施例1的锂离子二次电池。
使用所得到的锂离子二次电池进行充放电试验，结果，尽管使用具有多层结构的集流体，也没有观察到电池性能的降低。由此，确认能够最大限度地活用锂离子二次电池的性能。
(第二实施方式)
图22是放大表示本发明的第二实施方式的贯通构件的一部分的截面图。图23是示意地表示使本发明的第二实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。下面，参照图22以及图23，对本发明的第二实施方式的锂离子二次电池进行说明。需要说明的是，各图中，由于对对应的构成要素赋予相同的符号，适当省略重复的说明。
该第二实施方式中，如图22以及图23所示，与上述第一实施方式的构成相比，使用的贯通构件80的凹凸83不同。具体而言，第二实施方式的贯通构件80，与上述第一实施方式相比，形成的凹凸83小。
需要说明的是，优选上述凹凸83的节距P为集流体(正极集流体11)的厚度的约0.1倍～约2倍。另外，该情况下，如果凹凸83的节距P与集流体(正极集流体11)的厚度相同，则更优选。如果这样构成，则容易在电极之间(相邻的正极集流体11之间)配置凹凸83的突起(凸部分)。因此，通过在电极之间配置凹凸83的突起(凸部分)，贯通构件80与电极的接触面积有效地增大。由此，能有效地降低贯通构件80与电极的接触电阻。
第二实施方式的其他构成以及效果与上述第一实施方式相同。
实施例2
实施例2中，与上述实施例1的构成相比而言，使用具有与上述实施例1不同的凹凸的贯通构件。具体而言，实施例2中，使贯通构件的凹凸的节距与集流体的厚度一致。
更具体而言，将贯通构件的主体部的直径(贯通构件芯径)设为
Figure BDA00001832164500261
将凹凸高度设为20μm。另外，将凹凸节距设为50μm。另外，通过将所使用的集流体的厚度设为50μm，使贯通构件的凹凸的节距与集流体的厚度一致。由此，能够进一步增大贯通构件与电极的接触面积，从而能够实现低电阻化。
需要说明的是，正极侧的贯通构件的材质为铝，负极侧的贯通构件的材质为铜。
(第三实施方式)
图24是本发明的第三实施方式的贯通构件的截面图。图25是示意地表示使本发明的第三实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。下面，参照图7、图24以及图25，对本发明的第三实施方式的锂离子二次电池进行说明。需要说明的是，各图中，由于对对应的构成要素赋予相同的符号，适当省略重复的说明。
该第三实施方式中，如图24所示，在贯通构件80(主体部81)的表面上设置螺纹槽84。另外，通过形成该螺纹槽84，在贯通构件80的表面上形成凹凸83。
需要说明的是，螺纹槽84的节距，如上述第二实施方式中所示，优选为集流体(正极集流体11(参照图7))的厚度的约0.1倍～约2倍，更优选与集流体(正极集流体11(参照图7))的厚度相同。
这样，通过在贯通构件80上设置螺纹槽84，能够利用拧紧贯通构件80而在电极之间(相邻的正极集流体11之间)配置螺纹牙部分(凹凸83的凸部分)。由此，能够更有效地增大贯通构件80与电极的接触面积。
另外，该情况下，如图25所示，通过用螺帽85将贯通构件80拧紧，能够将层叠的电极(正极10)捆扎固定。此时，根据需要，可以隔着垫圈86等将贯通构件80拧紧。
第三实施方式的其他构成以及效果与上述第一以及第二实施方式相同。
(第四实施方式)
图26是本发明的第四实施方式的贯通构件的侧视图。图27是示意地表示使本发明的第四实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。图28以及图29是放大表示本发明的第四实施方式的贯通构件的一部分的示意截面图。下面，参照图26～图29，对本发明的第四实施方式的锂离子二次电池进行说明。需要说明的是，各图中，由于对对应的构成要素赋予相同的符号，适当省略重复的说明。
该第四实施方式中，如图26以及图27所示，与上述第一至第三实施方式不同，以贯通构件180在层叠的正极10(正极集流体11)内变形的方式构成。具体而言，如图27所示，第四实施方式的贯通构件180具有主体部181和头部182，以其主体部181(在集流体中贯通的部分(贯通部181))在层叠的正极10(正极集流体11)内弯折的方式构成。另外，形成该弯折的部分(弯折部183(变形部分))(包含弯折部183的贯通部181)与正极集流体11(导电层14)的表面接触的状态。
另外，第四实施方式中，如图28所示，在贯通构件180的主体部181上形成作为弯折的开端的弯折开始部184。该弯折开始部184，例如由通过在主体部181上实施切入加工而形成的切入部184a构成。另外，在主体部181上形成多个弯折开始部184(切入部184a)，以使主体部181在期望的位置弯折。需要说明的是，如图29所示，弯折开始部184例如可以由通对将主体部181的一部分进行变细(减薄)加工而形成的凹部184b构成。
这样构成的第四实施方式的贯通构件180，以弯折开始部184作为起点弯折，由此，如图27所示，弯折部183位于彼此相邻的正极10(正极集流体11)之间。
贯通构件180的主体部181(贯通部181)，可以形成为截面大致圆形的细长的棒状。需要说明的是，除此以外，主体部181(贯通部181)的形状，可以为平板状(长条状)、截面大致为筒形穹顶型形状(大致半椭圆形)的棒状、四角柱状、三角柱状等形状。
图30以及图31是表示本发明的第四实施方式的贯通构件的安装方法的示意截面图。下面，参照图27、图30以及图31，对第四实施方式的贯通构件的安装方法进行说明。
首先，如图30所示，在正极集流体11的贯通孔11b中插通贯通构件180。此时，以弯折位置(弯折开始部184)位于正极10与正极10之间的方式调节正极集流体11的间隔。
接着，如图31所示，对贯通构件180缓慢施加贯通方向(Z方向)的载荷(参照白箭头)。由此，贯通构件180在弯折开始部184弯折，该弯折部183位于彼此相邻的正极10(正极集流体11)之间。
由此，如图27所示，在贯通构件180的弯折部183与正极集流体11(导电层14)的表面接触的状态下，在层叠的正极集流体11上安装了贯通构件180。
第四实施方式的其他构成与上述第一实施方式相同。需要说明的是，第四实施方式中，与上述第一至第三实施方式不同的是，为在贯通构件180的表面上没有设置凹凸的构成。
第四实施方式中，如上所述，使贯通构件180在层叠的正极10(正极集流体11)内变形，并且使该变形部分与正极集流体11的表面接触，由此，能够增大贯通构件180与电极(正极集流体11)的接触面积。因此，能够降低贯通构件180与电极(正极集流体11)的接触电阻。因此，通过该贯通构件180，能够将多个层叠的电极之间(正极集流体11之间)导通，因而能够将极耳电极与层叠的多个电极(正极集流体11)电连接。其结果，能够进一步抑制电池性能的降低。
另外，第四实施方式中，通过形成使贯通构件180具有在层叠的电极内(正极集流体11内)弯折的弯折部183的构成，弯折的部分与正极集流体11接触，因此，能够容易地增大贯通构件180与电极(正极集流体11)的接触面积。
另外，第四实施方式中，通过将贯通构件180的弯折部183配置在彼此相邻的电极(正极集流体11)之间，能够有效地增大贯通构件180与电极(正极集流体11)的接触面积。由此，能够有效地降低贯通构件180与电极(正极集流体11)的接触电阻。
另外，第四实施方式中，在贯通构件180上形成作为弯折的开端的弯折开始部184。在弯折开始部184，贯通构件180容易弯折，因此，通过将弯折开始部184设置在期望的位置，能够在期望的位置将贯通构件180弯折。因此，通过将弯折开始部184以位于彼此相邻的电极(正极集流体11)之间的方式设置，能够在电极之间(正极集流体11之间)将贯通构件180弯折。由此，能够容易地使贯通构件180的弯折部183位于彼此相邻的电极(正极集流体11)之间。其结果，能够更容易地增大贯通构件180与电极(正极集流体11)的接触面积。
第四实施方式的其他效果与上述第一实施方式相同。
实施例3
实施例3中，在上述第四实施方式的构成中，使贯通构件的材质为铝，将贯通构件的主体部(贯通部)的直径(贯通构件芯径)设为
(第五实施方式)
图32是示意地表示本发明的第五实施方式的贯通构件的截面图。图33是示意地表示使本发明的第五实施方式的贯通构件在层叠的正极集流体中贯通的状态的截面图。下面，参照图28～图30、图32以及图33，对本发明的第五实施方式的锂离子二次电池进行说明。需要说明的是，各图中，由于对对应的构成要素赋予相同的符号，适当省略重复的说明。
该第五实施方式中，与上述第四实施方式的构成相比，贯通构件180具有多个在集流体中贯通的部分(贯通部181)。即，第五实施方式中，对贯通构件180中将层叠的电极(正极集流体11)贯通的部分进行分割。贯通构件180中的进行贯通的部分的分割数(贯通构件颈部的个数)，没有特别限定，例如，优选分割为2个～16个。需要说明的是，图32以及图33中，示出了贯通构件180分割为2个的构成(具有两个贯通部181的构成)。
另外，在贯通构件180的贯通部181上形成有上述第四实施方式中示出的弯折开始部184(参照图28～图30)。另外，与上述第四实施方式同样，贯通构件180的贯通部181在层叠的电极(正极集流体11)内弯折。另外，形成该弯折的部分(弯折部183(变形部分))与正极集流体11(导电层14)的表面接触的状态。
第五实施方式的其他构成与上述第四实施方式相同。
第五实施方式中，如上所述，通过在贯通构件180中设置多个贯通部181，能够进一步增大贯通构件180与电极(正极集流体11)的接触面积，因此，能够进一步降低贯通构件180与电极(正极集流体11)的接触电阻。
第五实施方式的其他效果与上述第四实施方式。
实施例4
实施例4中，与上述实施例3的构成相比，形成贯通构件的颈部(进行贯通的部分(贯通部))分为两个的构成。即，与第四实施方式相比，将贯通构件的贯通部的个数(贯通构件的颈部的个数)设为2个。另外，贯通构件的材质与实施例3同样为铝。需要说明的是，贯通构件的主体部(贯通部)的直径(贯通构件芯径)与上述实施例3不同，为
Figure BDA00001832164500311
(第六实施方式)
图34是示意地表示本发明的第六实施方式的贯通构件的截面图。图35是从上方一侧观察本发明的第六实施方式的贯通构件的示意俯视图。图36是示意地表示本发明的第六实施方式的贯通构件(插入有芯棒的状态)的截面图。图37以及图38是用于说明本发明的第六实施方式的贯通构件的构成的图。下面，参照图28～图30以及图34～图38，对本发明的第六实施方式的锂离子二次电池进行说明。需要说明的是，各图中，由于对对应的构成要素赋予相同的符号，适当省略重复的说明。
该第六实施方式中，将贯通构件180中贯通层叠的电极(正极集流体11)的部分分割为3个以上。例如，如图34以及图35所示，将贯通层叠的电极的部分分割为16个。即，第六实施方式中，贯通构件180具有3个以上(例如16个)的贯通部181。
另外，第六实施方式中，如图35所示，多个贯通部181以圆形(沿圆周)配置。在配置成圆形的贯通部181的内侧，插入截面圆形的芯棒190(参照图35以及图36)。该芯棒190以相对于贯通构件180能够装卸的方式构成。需要说明的是，如后所述，芯棒190在安装贯通构件180时使用。另外，第六实施方式中，如图35所示，各贯通部181形成截面大致矩形的平板状(长条状)。但是，各贯通构件180也可以不是平板状，例如可以是截面为大致筒形穹顶型形状(大致半椭圆形)的棒状、四角柱状、三角柱状等形状。
另外，如图37所示，在贯通构件180的贯通部181中形成有上述第四实施方式中示出的弯折开始部184(参照图28～图30)。另外，贯通构件180的贯通部181在层叠的电极(正极集流体11)内弯折。第六实施方式中，通过在相邻的电极之间三个部位弯折，得到弯折的部分向外侧突出的状态。另外，该弯折的部分(弯折部183(变形部分))与正极集流体11(导电层14)的表面接触。
需要说明的是，第六实施方式中，如图38所示，多个贯通部181以圆形(沿圆周)配置，因此，弯折部183以扩散成放射状的方式形成。因此，贯通构件180中的弯折部183，与正极集流体11(导电层14)的表面以更大的面积接触。另外，该情况下，贯通构件180的贯通部181的个数(颈部的个数)越多，与电极越强固地密接，另外，接触面积也增大。因此，能够进一步缩小接触电阻。
图39以及图40是表示本发明的第六实施方式的贯通构件的安装方法的示意截面图。下面，参照图28～图30、图39以及图40，对第六实施方式的贯通构件的安装方法进行说明。
首先，如图35以及图36所示，在按圆形(沿圆周)配置的贯通部181的内侧插入芯棒190。接着，如图39所示，使插入有芯棒190的状态的贯通构件180插通到正极集流体11的贯通孔11b中。此时，以弯折位置(弯折开始部184(参照图28～图30))位于正极10与正极10之间的方式，调节正极10(正极集流体11)的间隔。
接着，如图40所示，对贯通构件180缓慢施加贯通方向(Z方向)的载荷(参照白箭头)。由此，贯通构件180在弯折开始部184(参照图28～图30)弯折，该弯折部183位于彼此相邻的正极10(正极集流体11)之间。另外，此时，通过插入的芯棒190，能抑制贯通部181向内侧弯折，因此，贯通构件180的贯通部181以向外侧突出的方式弯折。
另外，持续施加载荷直至达到层叠的电极(正极集流体11)被束缚的状态，然后，将插入的芯棒190拔出。由此，如图37所示，在贯通构件180的弯折部183与正极集流体11(导电层14)的表面接触的状态下，在层叠的正极集流体11上安装了贯通构件180。
第六实施方式的其他构成以及效果与上述第五实施方式相同。
需要说明的是，本次公开的实施方式均认为是例示，没有任何限定。本发明的范围由权利要求书示出，而不是上述实施方式的说明，另外，包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。
例如，上述第一至第六实施方式中，示出了在作为非水系二次电池的一例的锂离子二次电池中应用本发明的例子，但本发明不限于此，在锂离子二次电池以外的非水系二次电池中也可以应用本发明。另外，在今后开发的非水系二次电池中也可以应用本发明。
另外，上述第一至第六实施方式中，示出了集流体的树脂层(绝缘层)使用膜状的树脂层的例子，但本发明不限于此，除了膜状以外，也可以使用例如纤维状的树脂层。作为纤维状的树脂层，例如可以列举由织布或无纺布等构成的层。
上述第一至第六实施方式中，示出了将正极侧的集流体构成为包含树脂层以及导电层的多层结构的例子，但本发明不限于此，也可以将负极侧的集流体构成为包含树脂层以及导电层的多层结构。例如，可以使用具有多层结构(三层结构)的集流体形成正极以及负极两者，也可以使用具有多层结构(三层结构)的集流体形成正极以及负极中的一者。需要说明的是，在使用具有多层结构(三层结构)的集流体形成正极以及负极中的一者的情况下，优选使用具有多层结构(三层结构)的集流体形成正极侧。
另外，在将负极侧的集流体构成为多层结构的情况下，导电层优选由铜或铜合金构成。具体而言，作为导电层，例如，可以使用具有约6μm～约15μm的厚度的铜箔或铜合金箔。需要说明的是，负极集流体的导电层也可以不由铜或铜合金构成，而由例如镍、不锈钢、铁、或者它们的合金等构成。另外，负极集流体的树脂层，例如可以使用与正极集流体的树脂层相同的树脂层(能够用作正极集流体11的树脂层的层)。
需要说明的是，在将负极侧的集流体构成为多层结构的情况下，与上述第一至第六实施方式中示出的正极(正极集流体)同样，以使用贯通构件将层叠的多个电极(负极)与极耳电极电连接的方式构成。该情况下，贯通构件优选由铜或铜合金等构成。
另外，上述第一至第六实施方式中，示出了用贯通构件贯通层叠的所有电极(集流体)的构成，但本发明不限于此，也可以形成用贯通构件贯通层叠的电极(集流体)的一部分的构成。例如，可以将层叠的多个电极(集流体)分割成多个组，每组用贯通构件贯通电极(集流体)。即，以上述贯通构件连接贯通两个以上的电极(集流体)的方式构成即可。
另外，上述第一至第六实施方式中，示出了将极耳电极焊接固定在设置贯通构件的区域的例子，但本发明不限于此，也可以将极耳电极焊接固定在没有设置贯通构件的区域。
需要说明的是，上述实施方式中，将集流体贯通的贯通构件的个数(贯通部位)可以适当变更。贯通构件可以设置在一个部位，也可以设置在多个部位。另外，贯通构件优选由金属材料构成，也可以由金属材料以外的导电性材料构成。例如，上述贯通构件可以由导电性塑料等导电性树脂等构成。
另外，上述第一至第六实施方式中，示出了在用贯通构件将电极贯通后将极耳电极与电极连接的例子，但本发明不限于此，也可以在包括极耳电极在内的情况下用贯通构件贯通。
另外，上述第一至第六实施方式中，示出了使用扁平方形容器作为收容电极组的外装容器的例子，但本发明不限于此，外装容器的形状也可以为扁平方形以外的形状。例如，上述外装容器可以为薄的扁平筒型、圆筒型、方筒型等。但是，在大型的锂离子二次电池的情况下，由于多数作为组电池使用，因此，优选为薄的扁平型或方型。另外，上述外装容器，除了金属制的罐以外，例如也可以为使用层压片等的外装容器。
另外，上述第一至第六实施方式中，示出了以正极(正极活性物质层)与负极(负极活性物质层)为相同大小的方式构成的例子，但本发明不限于此，正极以及负极也可以构成为彼此不同的大小。例如，可以以负极(负极活性物质层)比正极(正极活性物质层)大的方式构成，也可以以正极(正极活性物质层)比负极(负极活性物质层)大的方式构成。在正极以及负极构成为彼此不同的大小的情况下，优选以负极(负极活性物质层)比正极(正极活性物质层)大的方式构成。如果这样构成，则用面积大的负极活性物质层的形成区域(负极活性物质区域)覆盖正极活性物质层的形成区域(正极活性物质区域)，由此，能够扩大层叠错位的允许范围。
需要说明的是，上述第一至第六实施方式中，关于外装容器的大小和形状等，可以进行各种变更。另外，电极(正极、负极)的形状、尺寸、使用片数等也可以适当变更。另外，关于隔膜的形状、尺寸等，也可以适当变更。作为隔膜的形状，例如，可以列举正方形或长方形等矩形、多边形、圆形等各种形状。
另外，上述第一至第六实施方式中，示出了在集流体的双面上形成活性物质层的例子，但本发明不限于此，也可以仅在集流体的单面上形成活性物质层。另外，可以以电极组的一部分包含仅在集流体的单面上形成活性物质层的电极(正极、负极)的方式构成。
另外，上述第一至第六实施方式中，示出了使用非水电解液作为锂离子二次电池的电解质的例子，但本发明不限于此，也可以使用非水电解液以外的例如凝胶状电解质、高分子固体电解质、无机固体电解质、熔融盐等作为电解质。
另外，上述第一至第三实施方式中，示出了使用具有圆筒状的主体部的贯通构件的例子，但本发明不限于此，贯通构件的主体部也可以为筒状(例如，圆筒状等)。此时，可以将贯通构件构成为铆钉状或金属圈状。另外，上述贯通构件的主体部也可以为圆柱状(圆筒状)以外的形状。例如可以为方柱状(方筒状)或椭圆柱状(椭圆筒状)等。
另外，上述第一至第三实施方式中，示出了在贯通构件(主体部)的几乎整个表面上设置凹凸的例子，但本发明不限定于此，也可以具有在贯通构件(主体部)的表面的一部分上没有设置凹凸的区域。
另外，上述第四至第六实施方式中，示出了由切入部或凹部构成贯通构件的弯折开始部的例子，但本发明不限定于此，弯折开始部也可以为切入部以及凹部以外的构成。另外，预先弯折贯通构件、使贯通构件上带有折痕也是有效的。
另外，上述第四实施方式中，示出了在贯通构件的表面上没有设置凹凸的构成的例子，但本发明不限定于此，也可以为在贯通构件的表面上设有凹凸的构成。作为在贯通构件的表面上设置的凹凸，例如，可以列举与上述第一至第三实施方式中示出的凹凸同样的凹凸。第四实施方式中，在贯通构件的表面上设置凹凸的情况下，优选以使该弯折部分比其他凹凸部分更容易弯折的方式进行加工(例如，使厚度变薄(使凹部分的深度加深))。
需要说明的是，关于将上述公开的技术适当组合而得到的实施方式，也包括在本发明的技术范围内。

Claims (12)

1.一种非水系二次电池，具备：
电极，包含具有在绝缘层的双面上形成有导电层的多层结构的集流体、和在所述集流体上形成的活性物质层；
贯通构件，由导电性材料构成，且将所述集流体沿厚度方向贯通；和
极耳电极，其与所述电极电连接，
层叠多个所述电极，并且所述贯通构件的表面上设置有凹凸。
2.如权利要求1所述的非水系二次电池，其中，所述凹凸的高度为0.1μm～5mm的范围。
3.如权利要求1或2所述的非水系二次电池，其中，所述凹凸相对于所述贯通构件的贯通方向以预定的节距设置，所述凹凸的节距为所述集流体的厚度的0.1倍～2倍。
4.如权利要求1或2所述的非水系二次电池，其中，在所述贯通构件上形成螺纹槽，通过所述螺纹槽的形成，在所述贯通构件的表面上设置所述凹凸。
5.一种非水系二次电池，具备：
电极，包含具有在绝缘层的双面上形成有导电层的多层结构的集流体、和在所述集流体上形成的活性物质层；
贯通构件，由导电性材料构成，且将所述集流体沿厚度方向贯通；和
极耳电极，其与所述电极电连接，
层叠多个所述电极，所述贯通构件在层叠的所述电极内变形，并且所述贯通构件的变形部分与所述集流体接触。
6.如权利要求5所述的非水系二次电池，其中，所述贯通构件具有在层叠的所述电极内弯折的弯折部。
7.如权利要求6所述的非水系二次电池，其中，所述贯通构件的弯折部位于彼此相邻的所述电极之间。
8.如权利要求6或7所述的非水系二次电池，其中，在所述贯通构件上形成有作为弯折的开端的弯折开始部。
9.如权利要求8所述的非水系二次电池，其中，弯折开始部由切入部或者凹部构成。
10.如权利要求8所述的非水系二次电池，其中，所述贯通构件具有将层叠的所述电极贯通的多个贯通部，且所述多个贯通部的至少一个上形成有所述弯折开始部。
11.如权利要求10所述的非水系二次电池，其中，通过对所述贯通构件中将层叠的所述电极贯通的部分进行分割，形成所述贯通部。
12.如权利要求11所述的非水系二次电池，其中，将所述贯通构件的将层叠的所述电极贯通的部分分割为2～16个。
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