CN103109408B - 堆叠二次电池 - Google Patents

堆叠二次电池 Download PDF

Info

Publication number
CN103109408B
CN103109408B CN201180044534.9A CN201180044534A CN103109408B CN 103109408 B CN103109408 B CN 103109408B CN 201180044534 A CN201180044534 A CN 201180044534A CN 103109408 B CN103109408 B CN 103109408B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
active material
porous separator
electrode active
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201180044534.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103109408A (zh
Inventor
榎本真介
粂内友一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Envision Aesc Energy Components Co ltd
Original Assignee
NEC Energy Components Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Energy Components Co Ltd filed Critical NEC Energy Components Co Ltd
Publication of CN103109408A publication Critical patent/CN103109408A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103109408B publication Critical patent/CN103109408B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466—U-shaped, bag-shaped or folded
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本发明涉及堆叠二次电池，所述电池包括层叠体，所述层叠体包括：第一电极(10)，其中将第一电极活性材料(12)涂覆至片状集电器(11)的两个表面，所述第一电极具有已经涂覆所述第一电极活性材料的第一区域(11a)以及没有涂覆所述第一电极活性材料的第二区域(11b)；第二电极(20)，其中将第二电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面(21)，所述第二电极活性材料(22)与所述第一电极活性材料的极性不同；以及多孔隔离体，所述第一电极和第二电极经由所述多孔隔离体堆叠。在所述堆叠二次电池中存在的问题在于，所述活性材料从所述第一电极或者所述第二电极脱落并且穿过所述隔离体，从而在使用期间发生所述电极之间的短路。本发明通过将所述堆叠二次电池的多孔隔离体面对所述第一电极的第二区域(11b)和所述第二电极的已经涂覆所述第二电极活性材料的区域(22)的部分(31)堆叠成多个层来解决上述问题。

Description

堆叠二次电池
技术领域
本发明涉及堆叠二次电池。
背景技术
近来，由于对高容量化和小型化的要求，锂离子电池被用作诸如便携式电话或者数码相机的移动设备的电源。由于锂离子电池的高能量密度并且因为它们没有记忆效应，锂离子电池也用作电动助力自行车或者电动工具的电源。另外，堆叠锂离子电池已经商业化，所述堆叠锂离子电池包括具有层叠结构并且使用铝层叠膜作为覆盖所述电池的外部，因为这些电池提供了诸如更轻的质量和热耗散改进等优点，并且认真的研究已经致力于开发电池组或者电池系统，其中多个锂离子电池串联或者并联连接。
图1A是示意性地示出了一种典型的堆叠二次电池的平面图，所述堆叠二次电池包括铝层叠膜作为外部构件。图1B是示出了沿图1A所示的D-D′线的截面图(并且平行于堆叠方向)的示意图，并且特别示出了常规的堆叠二次电池的集电片(collectivetab)附近的局部结构。
正电极集电器111包括已经涂覆了正电极活性材料112的活性材料形成区域111a，以及没有涂覆正电极活性材料112的正电极集电片111b。正电极集电片111b从活性材料形成区域111a的末端伸出，以便从活性材料形成区域111a中引出。负电极120也包括负电极集电片，设置为从负电极活性材料122中引出。
在锂离子二次电池的情况下，正电极集电器111由铝箔制成，并且正电极活性材料112由含锂氧化物制成，诸如锂钻氧化物、锂镍氧化物或锂锰氧化物。负电极集电器121由铜箔制成，负电极活性材料122由碳制成，以及隔离体130由多孔塑料膜制成。
在这种锂离子二次电池中，在电池的电极之间的短路是主要问题。其原因在于，当所述电极稍微短路时，加速所述电池的自放电，并且当所述电极大部分短路时，产生热量，在最坏的情况下会导致出现冒烟或者起火，造成危险的形势。
当负电极集电器(铜箔)121的金属与正电极集电器(铝箔)111的金属彼此接触时，在所述电极之间流过最大短路电流。然而，所述堆叠二次电池以如下方式设计，即出于结构和制造的原因不会发生这种接触。换言之，正电极集电器111与负电极集电器121被设置成通过隔离体130彼此空间地隔离，以防止内部短路。
电流接下来可能流经的区域是正电极集电器111与负电极集电器122之间的区域，即其中暴露正电极集电极111的区域111b经由隔离体130面对所述负电极活性材料。在这个区域中，可能在电池使用期间，由于外部因素，诸如由反复充放电所造成的膨胀、振动或者对电极的冲击，活性材料112和122会从电极110和120脱落并且穿过隔离体130，从而在所述电极之间产生短路。在负电极集电器121与正电极活性材料112之间也会出现相同的现象。
因此，在所述堆叠二次电池中，为了解决由所述活性材料脱落造成的问题，必须在所述电极之间设计更安全的结构。例如，专利文献1提出了一种在电极元件具有绕组结构的二次电池中用于防止内部短路的方法，即使当脱落的活性材料穿过所述隔离体时，所述方法将胶带粘贴至所述正电极集电器外露的区域，即经由所述隔离体面对所述负电极活性材料的区域。专利文献2提出了在绕线二次电池中，用于防止由活性材料脱落所造成的内部短路的方法，所述方法对放置在电极之间的多孔隔离体进行热处理，使得所述隔离体变成是无孔的。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP10-241737A
专利文献2：JP2007-141482A
发明内容
要解决的问题
然而，在专利文献1所述的方法中，将胶带粘贴到某个区域的步骤是必要的。因此，当将胶带粘贴至某个区域的同时发生位置偏移时，必须再次粘贴所述胶带。在这种情况下，粘结材料会造成电极剥离，从而产生有缺陷的产品。在专利文献2所述的方法中，所述隔离体的热处理会造成所述隔离体的收缩或者在所述隔离体中产生皱褶。所述收缩的隔离体减小了孔的直径，以降低所述电池的充放电速率特性，并且产生需要施加至所述电极的局部压力。如果产生所述皱褶，则会导致所述电极之间不均匀的距离。所以，存在减小所述电池长期特性的问题，诸如充放电循环特性。
因此，本发明的目的是提供一种堆叠二次电池，能够防止电池中短路的发生，同时防止生产率下降和电池性能退化。
问题的解决方法
为了实现所述目标，根据本发明所述的堆叠二次电池包括：层叠体，所述层叠体包括：第一电极，其中将第一电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面，所述第一电极具有已经涂覆所述第一电极活性材料的第一区域以及没有涂覆所述第一电极活性材料的第二区域；第二电极，其中将第二电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面，所述第二电极活性材料与所述第一电极活性材料的极性不同；以及多孔隔离体，所述第一电极和第二电极经由所述多孔隔离体堆叠，其中将所述多孔隔离体的面对所述第一电极的第二区域和所述第二电极的已经涂覆所述第二电极活性材料的区域的部分折叠成多个层。
根据本发明所述用于制造堆叠二次电池的方法包括以下步骤：通过将第一电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面来形成第一电极，形成所述第一电极包括形成已经涂覆所述第一电极活性材料的第一区域以及没有涂覆所述第一电极活性材料的第二区域；通过将第二电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面来形成第二电极，所述第二电极活性材料与所述第一电极活性材料的极性不同；以及通过经由多孔隔离体堆叠所述第一电极与第二电极来形成层叠体，所述方法还包括：在形成所述层叠体的步骤之前，将所述多孔隔离体的面对所述第一电极的第二区域和所述第二电极的已经涂覆第二电极活性材料的区域的部分折叠成多个层。
在这种堆叠二次电池中，将折叠成多个层的多孔隔离体放置在所述第一电极的没有涂覆所述第一电极活性材料的区域，即所述集电器外露的区域，与所述第二电极的已经涂覆了所述第二电极活性材料的区域之间。因此，即使当所述第二电极活性材料的脱落发生时，也能利用折叠成多个层的多孔隔离体来防止所述第二电极活性材料到达所述第一电极的集电器。所以，在不执行会造成生产率下降和电池性能退化的粘贴胶带和热处理的情况下，可以防止由于所述负电极活性材料的脱落所造成的正电极集电器与负电极活性材料之间短路的发生。
发明的效果
如上所述，本发明提供了一种堆叠二次电池，能够抑制电池中短路的发生，同时防止生产率下降和电池性能退化。
附图说明
图1A是示意性地示出了常规的堆叠锂离子二次电池的平面图；
图1B是沿图1A所示的D-D′线的示意性截面图；
图2是示意性地示出了根据本发明实施例的堆叠锂离子二次电池的平面图；
图3A是示意性地示出了根据本发明实施例的堆叠锂离子二次电池的层叠体的平面图；
图3B是沿图3A所示的A-A′线的示意性截面图；
图4A是沿图3A所示的B-B′线的示意性截面图；以及
图4B是沿图3A所示的C-C′线的示意性截面图。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的实施例。
在此，将以堆叠锂离子二次电池为例描述根据本发明所述的堆叠二次电池。在下述实施例中，根据本发明所述的第一电极是正电极，以及根据本发明所述的第二电极是负电极。在本发明中，可以采用相反的情况，具体地所述第一电极是负电极以及所述第二电极是正电极。在这种情况下，不存在不会面对负电极材料的正电极材料。
图2是示意性地示出了根据本发明实施例的堆叠锂离子二次电池的平面图。图3A是示意性地示出了图2所示的堆叠锂离子二次电池的层叠体的平面图。图3B是沿图3A所示的A-A′线的示意性截面图。图4A和4B分别是沿图3A所示的B-B′线和C-C′线的示意性截面图。简单起见，图3A至4B只示出了层叠体的一部分(并且更具体地，图3A示出了正电极和多孔隔离体)。
如图2所示，根据实施例所述的堆叠锂离子二次电池1包括层叠体2，其中正电极与负电极经由多孔隔离体堆叠。正电极集电片3与负电极集电片4分别从所述层叠体2的电极中引出。这些集电片被焊接并且连接至引出端子5和6，以便将所述层叠体各自的电极电连接至外部设备。将层叠体2与电解质一起收纳在层叠箱7中。
如图3A至4B所示，层叠体2包括正电极(第一电极)10，其中已经将正电极活性材料(第一电极活性材料)12涂覆至片状正电极集电器11的两个表面，以及负电极(第二电极)20，其中已经将负电极活性材料(第二电极活性材料)22涂覆至片状负电极集电器21的两个表面。
在所述实施例中，正电极集电器11由铝箔制成，以及将正电极活性材料12涂覆至所述铝箔以便形成正电极10，所述正电极活性材料由用于吸附和解附锂离子的含锂氧化物制成，诸如锂锰氧化物(LiMn2O4)。如图3A所示，在正电极集电器11中，形成已经涂覆正电极活性材料12的活性材料形成区域(第一区域)11a，以及没有涂覆正电极活性材料12的正电极集电片(第二区域)11b。将正电极集电片11b放置成从活性材料形成区域11a的末端伸出，即从活性材料形成区域11a中引出。另一方面，负电极集电器21由铜箔制成，以及负电极活性材料22涂覆至所述铜箔以便形成负电极20，所述负电极活性材料由用于吸附和解附锂离子的碳材料制成，诸如石墨。负电极20还包括负电极集电片(未在图3A至4B中示出)，将所述集电片放置成从已经涂覆负电极活性材料22的区域中引出。
在正电极10与负电极20之间，插入多孔隔离体30，用于隔开正电极10与负电极20，所述多孔隔离体例如具有聚丙烯层的单层结构或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三层结构。
在所述实施例中，多孔隔离体30包括折叠部分31，所述折叠部分通过在正电极10的正电极集电片11b与已经涂覆负电极活性材料22的负电极20区域之间将多孔隔离体30折叠成多个层(在本实施例中是两层)来形成。换言之，在本实施例的多孔隔离体30中，面对没有涂覆正电极10的正电极活性材料12的区域11b以及已经涂覆负电极20的负电极活性材料22的区域11a的部分被折叠成多个层，以便形成折叠部分31。因此，在本实施例中，即使当负电极活性材料22从负电极20脱落时，折叠部分31防止所述脱落的负电极活性材料到达正电极集电器11。换言之，多孔隔离体30的折叠部分31增强了正电极10(正电极集电器11)与负电极20(负电极活性材料22)之间的隔离，因此防止所述电极之间的短路。在本实施例中，如图3A所示，折叠部分31沿矩形多孔隔离体30的一条边形成。然而，可以只在多孔隔离体30面对正电极11b的区域中形成折叠部分31。
另外，在多孔隔离体30中，如图3A、4A和4B所示，在正电极集电器11的活性材料形成区域11a以外的彼此面对的外围边缘被热焊接至彼此(并且在已经形成折叠部分31的外围边缘处，没有面对正电极集电器11b的折叠部分31被热焊接至彼此)。因此在多孔隔离体30的外围边缘处形成焊接部分32，从而使邻近正电极10的多孔隔离体30形成袋状，以便封装正电极集电器11的活性材料形成区域11a，即实际上封装正电极10。这种构造便于维持多孔隔离体30的形状，即使当多孔隔离体30由于外部或者内部因素收缩时。因此，可以更有效、更可靠地防止所述电极之间短路的发生。
优选地，多孔隔离体30的折叠部分31是无孔的，更具体地局部地热处理成无孔的。因为，所述热处理覆盖折叠部分31的多孔孔洞，从而进一步提高隔离性能。这提供了更大的确定性，即可以防止所述电极之间短路的发生。
接下来，参考图2至4B，描述一种用于制造本实施例所述堆叠锂离子二次电池的方法。
首先，由含锂氧化物制成的正电极材料12被间歇地涂覆至压延铝箔。然后，将所述铝箔处理成片状，使得涂覆正电极活性材料12的部分可以是活性材料形成区域11a以及没有涂覆正电极活性材料12的部分可以是正电极集电片11b，从而形成正电极集电器11。因此，形成正电极10，其中引出一个或者多个(在本实施例中是一个)正电极集电片11b。类似地，压延铜箔以处理成片状以便形成负电极20，由碳材料制成的负电极活性材料22被间歇地涂覆至所述压延铜箔，在所述负电极中引出负电极集电片(未在图3A和3B中示出)。
已经形成的正电极10与负电极20经由多孔隔离体30堆叠，所述多孔隔离体具有聚丙烯的单层结构或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三层结构，以便形成层叠体2。
具体地，首先，将多孔隔离体20面对所述正电极集电器11的铝箔外露的区域(正电极集电片11b)以及负电极20的已经涂覆负电极活性材料22的区域的部分折叠成多个层，以便形成折叠部分31。然后，折叠部分31被热处理(热焊接)成无孔的。然后，在邻近正电极10的多孔隔离体30中，在正电极集电器11的活性材料形成区域11a以外的彼此面对的外围边缘被热焊接，以便形成焊接部分32。因此，邻近正电极10的多孔隔离体30被形成为袋状，以便封装正电极集电器11的活性材料形成区域11a。正电极10，实际上被封装在已经在袋状中形成的部分隔离体30中，和负电极堆叠，以便形成层叠体2。
正电极引出端子5和负电极引出端子6被连接至所形成的层叠体2。然后，如图2所示，层叠体2被封装在层叠箱7中，所述层叠箱通过在诸如铝箔的薄金属膜的两个表面上堆叠合成树脂膜形成。具体地，为了使引出端子5和6的部分外露于层叠箱7的外部，层叠体2、正电极集电片3、负电极集电片4和引出端子5和6的部分被插入在两个矩形层叠膜之间，并且所述层叠膜各自的侧面被热焊接。此时，在三个侧面被热焊接之后，所述三个侧面包括设置有引出端子5和6的侧面，电解质被注入以袋状形式存在的层叠膜中。最后，热焊接剩下的侧面，以便形成堆叠锂离子二次电池1。
用于制造多孔隔离体的方法大致可分为湿法和干法。在本实施例中，优选地使用由干法形成的多孔隔离体。因此，出于制造的原因，由所述干法形成的多孔隔离体的热收缩小于由所述湿法形成的多孔隔离体的热收缩，并且可以防止在制造期间由热处理所造成的所述多孔隔离体的收缩或者其中的皱褶。
如上所述，在根据本实施例所述的堆叠锂离子二次电池中，在所述正电极与所述负电极之间插入的多孔隔离体中，通过将所述多孔隔离体折叠成多个成来形成所述折叠部分。将所述折叠部分放置在面对所述正电极没有涂覆所述正电极活性材料的区域，即其中所述正电极集电器是外露的区域的部分中，以及在面对所述已经涂覆负电极活性材料的区域的部分中。因此，即使当所述负电极活性材料从所述负电极脱落时，也能够防止所述脱落的负电极活性材料到达所述正电极集电器。所以，可以增强所述电极之间的隔离，以便防止所述电池中的短路。
已经以堆叠锂离子二次电池为例描述了根据本发明所述的堆叠二次电池。然而，本发明不局限于这种示例，以及可应用于能够存储电荷的电化学装置，例如诸如镍氢电池的其他二次电池，或者以双电层电容器为代表的电化学电容器。
本发明可有利地用作不间断电源或者蓄电池，以及还可以用作电动汽车电池、混合动力汽车电池或者电动助力自行车电池。
(示例)
发明人检查了由于在下述条件下利用上述方法制造的堆叠锂离子电池中的多孔隔离体的折叠部分而防止内部短路的效果。
具有聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯层的三个结构的多孔隔离体被用作隔离正电极与负电极的隔离体。所述多孔隔离体的折叠部分被形成在两层结构中，并且在160℃下被热焊接成无孔的。正电极10、隔离体20和负电极11被用于所述层叠体。
正电极引出端子由宽度为10mm、厚度为0.2mm的铝制成，正电极集电片由宽度为10mm、厚度为0.02mm的铝制成，并且通过超声波焊接连接它们。负电极引出端子由宽度为10mm、厚度为0.2mm的镍制成，负电极集电片由宽度为10mm、厚度为0.01mm的镍制成，并且通过超声波焊接连接它们。厚度为0.1mm的绝缘树脂被插入在所述引出端子与层叠膜之间，并且所述层叠膜被热焊接，使得所述层叠膜的焊接部分可以重叠所述绝缘树脂以便形成层叠箱。
作为比较示例，发明人制造了堆叠锂离子二次电池，所述电池在构造上类似于所述示例，除了没有形成所述折叠部分。
在所述示例与所述比较示例中，发明人通过向所述示例中的折叠部分以及从外部经由在中心折叠成90°的金属片(长度为2mm、宽度为0.2mm、厚度为0.1mm)向所述比较示例中的对应位置施加压力，检查了内部短路的存在。
在所述比较示例中出现内部短路。然而，在所述示例中，没有发现内部短路，从而确认了所述折叠部分能够防止内部短路发生的效果。
虽然已经参考所述实施例和所述示例描述了本发明，但是本发明不限于上述实施例和示例。本领域普通技术人员应当理解，在不背离由所述权利要求所限定的本发明范围的情况下，可以做出形式和细节中的各种改变。
本申请基于并要求2010年9月16日递交的日本专利申请No.2010-207924的优先权，将其公开的全部内容一并在此作为参考。
参考符号说明
1堆叠锂离子二次电池
2层叠体
10正电极
11正电极集电器
11a活性材料形成区域
11b正电极集电片
12正电极活性材料
20负电极
21负电极集电器
22负电极活性材料
30多孔隔离体
31折叠部分
32焊接部分

Claims (10)

1.一种堆叠二次电池，包括：
层叠体，所述层叠体包括：
第一电极，其中将第一电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面；
第二电极，其中将第二电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面，所述第二电极活性材料与所述第一电极活性材料的极性不同；以及
多孔隔离体，所述第一电极和第二电极经由所述多孔隔离体堆叠，
其中将所述多孔隔离体的面对所述第一电极和所述第二电极的外围边缘的至少一部分折叠成多个层，将折叠成多个层的多孔隔离体放置在所述第一电极的没有涂覆所述第一电极活性材料的区域与所述第二电极的已经涂覆了所述第二电极活性材料的区域之间。
2.根据权利要求1所述的堆叠二次电池，其中：
所述第一电极具有已经涂覆所述第一电极活性材料的第一区域以及没有涂覆所述第一电极活性材料的第二区域；以及
将所述多孔隔离体的面对所述第一电极的第二区域和所述第二电极的已经涂覆所述第二电极活性材料的区域的部分折叠成多个层。
3.根据权利要求1所述的堆叠二次电池，其中至少所述多孔隔离体的折叠成多个层的部分是无孔的。
4.根据权利要求2所述的堆叠二次电池，其中：
将所述第一电极的第二区域设置为从所述第一区域的末端突出；以及
与所述第一电极相邻的多孔隔离体形成为袋状以收纳所述第一电极的第一区域，所述多孔隔离体的外围边缘在所述第一电极的第一区域外部彼此面对并且对所述多孔隔离体的外围边缘进行热焊接。
5.根据权利要求4所述的堆叠二次电池，其中所述第一电极是正电极。
6.一种用于制造堆叠二次电池的方法，其中所述方法包括以下步骤：
通过将第一电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面来形成第一电极；
通过将第二电极活性材料涂覆至片状集电器的两个表面来形成第二电极，所述第二电极活性材料与所述第一电极活性材料的极性不同；以及
通过经由多孔隔离体堆叠所述第一电极与第二电极来形成层叠体，
所述方法还包括以下步骤：
在形成所述层叠体的步骤之前，在将所述多孔隔离体的面对所述第一电极和所述第二电极的外围边缘的至少一部分折叠成多个层，其中将折叠成多个层的多孔隔离体放置在所述第一电极的没有涂覆所述第一电极活性材料的区域与所述第二电极的已经涂覆了所述第二电极活性材料的区域之间。
7.根据权利要求6所述的用于制造堆叠二次电池的方法，其中：
形成所述第一电极的步骤包括形成已经涂覆所述第一电极活性材料的第一区域以及没有涂覆所述第一电极活性材料的第二区域；以及
将所述多孔隔离体的部分折叠成多个层的步骤包括将所述多孔隔离体的面对所述第一电极的第二区域和所述第二电极的已经涂覆第二电极活性材料的区域的部分折叠成多个层。
8.根据权利要求6所述的用于制造堆叠二次电池的方法，其中将所述多孔隔离体的部分折叠成多个层的步骤包括至少将折叠成多个层的部分局部地热处理成是无孔的。
9.根据权利要求7所述的用于制造堆叠二次电池的方法，其中形成所述第一电极的步骤包括将所述第一电极的第二区域设置成从所述第一区域的末端突出，所述方法还包括以下步骤：
在将所述部分折叠成多个层的步骤和形成所述层叠体的步骤之间，将与所述第一电极相邻的多孔隔离体形成为袋状以收纳所述第一电极的第一区域，
其中将所述多孔隔离体形成为袋状的步骤包括对所述多孔隔离体的与所述第一电极相邻的外围边缘进行热焊接，所述多孔隔离体的外围边缘在所述第一电极的第一区域外部彼此面对。
10.根据权利要求6所述的用于制造堆叠二次电池的方法，其中所述多孔隔离体由干法方法形成。
CN201180044534.9A 2010-09-16 2011-09-09 堆叠二次电池 Expired - Fee Related CN103109408B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-207924 2010-09-16
JP2010207924A JP5541514B2 (ja) 2010-09-16 2010-09-16 積層型二次電池
PCT/JP2011/070620 WO2012036088A1 (ja) 2010-09-16 2011-09-09 積層型二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103109408A CN103109408A (zh) 2013-05-15
CN103109408B true CN103109408B (zh) 2016-01-13

Family

ID=45831551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180044534.9A Expired - Fee Related CN103109408B (zh) 2010-09-16 2011-09-09 堆叠二次电池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9472796B2 (zh)
JP (1) JP5541514B2 (zh)
CN (1) CN103109408B (zh)
WO (1) WO2012036088A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101578265B1 (ko) * 2013-02-26 2015-12-16 주식회사 엘지화학 안정성이 향상된 이차전지용 바이셀 및 그 제조방법
JP6413277B2 (ja) * 2014-03-24 2018-10-31 日産自動車株式会社 電気デバイスのセパレータ接合方法、電気デバイスのセパレータ接合装置、および電気デバイス
JP6364854B2 (ja) * 2014-03-24 2018-08-01 日産自動車株式会社 電気デバイスのセパレータ接合装置
US9640788B2 (en) * 2014-08-22 2017-05-02 Ford Global Technologies, Llc Battery cell separator having contoured profile
JP6693695B2 (ja) * 2014-12-09 2020-05-13 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
JP6380083B2 (ja) * 2014-12-19 2018-08-29 トヨタ自動車株式会社 電極体および正極の製造方法
US10230088B1 (en) 2015-01-30 2019-03-12 Johnson Controls Technology Company Battery electrode assembly, separator and method of making same
WO2017033420A1 (ja) * 2015-08-26 2017-03-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電装置
DE102015218533A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenverbundes
CN108432027B (zh) * 2015-12-25 2021-02-02 株式会社丰田自动织机 蓄电装置以及电极单元的制造方法
JP6633419B2 (ja) * 2016-02-24 2020-01-22 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン リチウムイオン二次電池
JP6566265B2 (ja) * 2016-09-09 2019-08-28 トヨタ自動車株式会社 密閉型二次電池
JP6607225B2 (ja) * 2017-04-13 2019-11-20 トヨタ自動車株式会社 積層型電池
JP6844403B2 (ja) * 2017-04-28 2021-03-17 トヨタ自動車株式会社 積層電池
JP6962070B2 (ja) * 2017-08-29 2021-11-05 スズキ株式会社 空気電池およびそれに用いる負極複合体
JP6833648B2 (ja) 2017-09-20 2021-02-24 株式会社東芝 二次電池、電池パック及び車両
CN109860490B (zh) * 2017-11-30 2022-08-12 宁德新能源科技有限公司 电芯、电池以及电芯的隔离膜的封装方法
CN113131098B (zh) 2018-02-09 2024-05-14 宁德新能源科技有限公司 电芯以及电池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201146222Y (zh) * 2007-12-14 2008-11-05 天津力神电池股份有限公司 新型叠片式锂离子二次电池

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB744099A (en) * 1953-08-25 1956-02-01 British Fibrak Separator Compa Improvements in or relating to separators for electric storage batteries
JPH10162804A (ja) * 1996-11-28 1998-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛蓄電池
JP3687251B2 (ja) 1997-02-26 2005-08-24 宇部興産株式会社 巻回電極群を備えた非水二次電池とその製造方法
JP2002208442A (ja) * 2001-01-11 2002-07-26 Tdk Corp 電気化学デバイス
JP3934888B2 (ja) * 2001-06-28 2007-06-20 Ｎｅｃトーキン株式会社 積層型二次電池
JP2004185959A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Hitachi Maxell Ltd 電池
JP2005174779A (ja) 2003-12-12 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウムイオン二次電池
JP2007141482A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質捲回型二次電池
JP2007250319A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Nec Tokin Corp 積層型電池
JP5169166B2 (ja) * 2007-11-16 2013-03-27 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 積層型二次電池
JP5408686B2 (ja) * 2008-03-11 2014-02-05 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 積層型電池
JP2011210500A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池セル
KR101152552B1 (ko) * 2010-05-04 2012-06-01 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201146222Y (zh) * 2007-12-14 2008-11-05 天津力神电池股份有限公司 新型叠片式锂离子二次电池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012064448A (ja) 2012-03-29
WO2012036088A1 (ja) 2012-03-22
US20130171497A1 (en) 2013-07-04
JP5541514B2 (ja) 2014-07-09
US9472796B2 (en) 2016-10-18
CN103109408A (zh) 2013-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103109408B (zh) 堆叠二次电池
JP6512645B2 (ja) ゼリーロール間に追加材料を有する複数のゼリーロールを含むリチウムイオン角柱型セル
US7659014B2 (en) Electrode assembly having super-capacitor and lithium secondary battery having the same
JP4075034B2 (ja) 非水電解質電池およびその製造方法
US8450007B2 (en) Stacked secondary battery
CN112602229A (zh) 具有碳涂覆隔离层的混合锂离子电容器电池及其制造方法
EP3067958B1 (en) Electrode assembly and secondary battery having the electrode assembly
US9263761B2 (en) Electrode assembly and rechargeable battery having the same
JP2009087612A (ja) 積層式電池
CN216354304U (zh) 极片及电池
US20190348644A1 (en) High power battery and battery case
KR101387137B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
JP4562304B2 (ja) 非水系二次電池の製造方法
JP5415009B2 (ja) 蓄電デバイスモジュール
KR101084079B1 (ko) 이차전지 및 이에 적용된 전극군
JP6721059B2 (ja) 二次電池
CN213340472U (zh) 卷芯、电池以及电子产品
JP7459758B2 (ja) 蓄電セル
US11387495B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2022110492A (ja) 固体電池及び固体電池ユニット
JP2012033277A (ja) 積層型二次電池
CN112670597A (zh) 一种电极组件、电化学装置及电子设备
US20230187789A1 (en) Secondary battery
KR102403673B1 (ko) 전극 조립체, 이를 포함하는 이차 전지 및 전극 조립체의 제조 방법
JP7365562B2 (ja) 二次電池の捲回電極体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Kanagawa County, Japan

Patentee after: Envision AESC Energy Components Co.,Ltd.

Address before: Kanagawa County, Japan

Patentee before: NEC ENERGY DEVICES, Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Stacked secondary battery

Effective date of registration: 20190821

Granted publication date: 20160113

Pledgee: SUMITOMO MITSUI BANKING Corp.

Pledgor: Envision AESC Energy Components Co.,Ltd.

Registration number: Y2019990000102

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160113

Termination date: 20210909

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Granted publication date: 20160113

Pledgee: SUMITOMO MITSUI BANKING Corp.

Pledgor: Envision AESC Energy Components Co.,Ltd.

Registration number: Y2019990000102