CN103283079B

CN103283079B - 锂离子二次电池

Info

Publication number: CN103283079B
Application number: CN201180062506.XA
Authority: CN
Inventors: 江口贵士; 铃木克典; 八木阳心
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Vehicle Energy Japan Inc
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: JP5377472B2; CN103283079A; JP2012138193A; US20130280571A1; WO2012086514A1

Abstract

本发明的锂离子二次电池，在电池容器内收容有包括正极电极、负极电极和隔膜的电极组，正极电极具有包含锂过渡金属复合氧化物的正极合剂层，负极电极具有吸收和解吸锂离子的负极合剂层，隔膜配置在正极电极和负极电极的内外周，锂离子二次电池中注入了含有锂盐的非水电解液，设正极合剂层的面积为a，隔膜的面积为b，隔膜的孔隙率为c时，满足下述式（I）所示的关系：0.57<b×c/a<0.60……（I）。

Description

锂离子二次电池

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池，更详细而言，涉及能够实现输出特性的提高的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池中，进行了用于实现输出特性的提高的开发。锂离子二次电池具备由具有正极合剂层的正极电极、具有负极合剂层的负极电极和配置在正负极电极内外周的隔膜构成的电极组。

正极合剂层由含锂的氧化物构成，负极合剂层由石墨等能够吸收-解吸锂离子的材料构成。隔膜具有使锂离子透过的孔隙。充电时，锂以离子的状态在正极合剂层与负极合剂层之间蓄积。

这样的锂离子二次电池中，可知通过使夹着隔膜相对的正极活性物质（正极合剂的结构部件）层和负极活性物质（负极合剂的结构部件）层的厚度的和与隔膜的厚度的比为规定的范围内，且使隔膜的透气度为要求的范围内，从而提高电池寿命的方法（例如，参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-303625号公报

发明内容

发明要解决的课题

上述专利文献1中，只进行了关于电池寿命的提高的研究，没有进行关于电池输出密度的增大的研究。基于本发明的结果，能够通过与上述专利文献1中研究的要素不同的要素的优化，实现电池输出密度的增大。即，实现电池输出密度的提高为本发明的课题。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方式，一种锂离子二次电池，在电池容器内收容有包括正极电极、负极电极和隔膜的电极组，正极电极具有包含锂过渡金属复合氧化物的正极合剂层，负极电极具有吸收和解吸锂离子的负极合剂层，隔膜配置在正极电极和负极电极的内外周，锂离子二次电池中注入了含有锂盐的非水电解液，设正极合剂层的面积为a，隔膜的面积为b，隔膜的孔隙率为c时，满足下述式（I）所示的关系：

0.581<b×c/a<0.60……（I）。

根据本发明的第二方式，在第一方式的锂离子二次电池中，优选电极组具有圆筒形状，隔膜的面积包括先卷绕区域的面积和后卷绕区域的面积。

根据本发明的第三方式，在第一或第二方式的锂离子二次电池中，优选隔膜的孔隙率为43～50。

根据本发明的第四方式，在第一或第二方式的锂离子二次电池中，优选隔膜的孔隙率为45～50。

根据本发明的第五实施方式，在第一至四方式的锂离子二次电池中，优选隔膜的厚度为18～25μm。

发明效果

根据本发明，由于使正极电极的正极合剂层的面积与隔膜的孔隙面积的比成为最佳，因此在正极合剂层与负极合剂层之间保持有适当的量的非水电解液，使正极电极与负极电极之间的电阻降低。由此实现了能够提高电池输出密度的效果。

附图说明

图1是本发明的锂离子二次电池的一个实施方式的截面图。

图2是图1所示的锂离子二次电池的分解立体图。

图3是用于表示图1所示的电极组的详情的将一部分切断后的状态的立体图。

图4是将图3所示的电极组的正/负极电极、隔膜部分展开后的状态的平面图。

图5是用于说明图3所示的隔膜的孔隙率的图，（a）是放大截面图，（b）是放大平面图。

图6是用于说明本发明的作用的放大截面图。

图7是表示本发明的效果的图。

具体实施方式

（二次电池的整体结构）

以下，对于本发明的锂离子二次电池，以圆筒形电池作为一个实施方式与附图一同说明。

图1是本发明的锂离子二次电池的截面图，图2是图1所示的圆筒形二次电池的分解立体图。

圆筒形的锂离子二次电池1例如具有外形40mmφ、高度100mm的尺寸。

该锂离子二次电池1具有对有底圆筒形的电池桶2和帽形的电池盖3隔着通常被称为衬垫的密封部件43进行铆接加工，从外部密封的结构的电池容器4。有底圆筒形的电池桶2对铁、不锈钢等金属板进行冲压加工形成，在内面和外面的表面整体上形成有镍等的镀层。电池桶2在其开放侧即上端部一侧具有开口部2b。在电池桶2的开口部2b一侧，形成有向电池桶2的内侧突出的槽2a。电池桶2的内部收容有以下说明的发电用的各结构部件。

10为电极组，在中央部具有轴芯15，在轴芯15的周围卷绕有正极电极、负极电极和隔膜。图3表示电极组10的结构的详情，是将一部分切断的状态的立体图。此外，图4是将图3所示的电极组的正/负极电极、隔膜部分展开的状态的平面图。

如图3所示，电极组10具有在轴芯15的周围卷绕了正极电极11、负极电极12和第一、第二隔膜13、14的结构。

轴芯15具有中空圆筒状，在轴芯15上，负极电极12、第一隔膜13、正极电极11和第二隔膜14按照该顺序叠层、卷绕。在最内周的负极电极12的内侧，第一隔膜13和第二隔膜14卷绕数圈（图3中为1圈）。电极组10的最外周为负极电极12及其外周卷绕的第一隔膜13的顺序（参照图3、4）。最外周的第一隔膜13被胶带19固定（参照图2）。

其中，图4中，负极电极12和第一隔膜13的中间部分被切除，在该被切除的部分，表示了正极电极11和第二隔膜14露出的状态。

正极电极11具有由铝箔形成的长条的形状，具有正极片11a和在该正极片11a的两面形成了正极合剂层11b的正极处理部。沿着正极片11a的较长方向的上方一侧的一侧边缘，是未形成正极合剂层11b的铝箔露出的正极合剂未处理部11c。在该正极合剂未处理部11c上，与轴芯15平行地向上方突出的多个正极引脚16以相等间隔一体地形成。

正极合剂由正极活性物质、正极导电材料、正极粘合剂构成。优选正极活性物质为锂金属氧化物或锂过渡金属氧化物。例如能够列举钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、锂复合金属氧化物（含有从钴、镍、锰中选择的2种以上的锂的金属氧化物）等。正极导电材料只要能够对正极合剂中的锂的吸收解吸反应产生的电子向正极电极的传导进行辅助，则没有限制。此外，由于含有过渡金属的上述锂复合金属氧化物具有导电性，也可以将其自身用作正极导电材料。其中通过使用由上述的材料即钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂组成的锂过渡金属复合氧化物能够获得良好的特性。

正极粘合剂能够使正极活性物质与正极导电材料粘合，此外能够使正极合剂层11b与正极片11a粘合，只要不因与非水电解液的接触而大幅劣化，就不特别限制。作为正极粘合剂的示例，能够列举聚偏氟乙烯（PVDF）和氟橡胶等。正极合剂层11b的形成方法只要是在正极片11a上形成正极合剂层11b的方法则没有限制。作为正极合剂层11b的形成方法的示例，能够列举在正极片11a上涂敷正极合剂的构成物质的分散液的方法。

作为在正极片11a上形成正极合剂层11b的方法的示例，能够列举辊涂法、狭缝挤压涂敷法等。将在正极合剂中添加N-甲基吡咯烷酮（NMP）和水等作为分散液的溶剂示例并混合搅拌后的浆料在厚度20μm的铝箔的两面均匀地涂敷，使其干燥后，用冲切等裁断。作为正极合剂的涂敷厚度的一例，单侧约为40μm。将正极片11a裁断时，一体地形成正极引脚16。所有正极引脚16的长度大致相同。优选通过裁断形成正极引脚16之后，对正极合剂通过压辊进行热压，增大正极合剂的微粒间与正极片11a的接触面，降低直流电阻。此外，由于通过热压减少了正极合剂层11b的厚度，形成相同直径的电极组10的情况下，能够增大正极合剂层11b的长度，电池容量增大。

负极电极12由铜箔形成并具有长条的形状，具有负极片12a和在该负极片12a的两面形成了负极合剂层12b的负极处理部。沿着负极片12a的较长方向的下方一侧的侧面边缘，是未形成负极合剂层12b的铜箔露出的负极合剂未处理部12c。在该负极合剂未处理部12c上，向与正极引脚16相反的方向延伸的多个负极引脚17以相等间隔一体地形成。

负极合剂由负极活性物质、负极粘合剂和增稠剂构成。负极合剂也可以具有乙炔炭黑等负极导电材料。优选使用石墨碳，特别是人造石墨，作为负极活性物质。其中通过以下记载的方法能够获得优良特性的负极合剂层12b。通过使用石墨碳，能够制作要求大容量的面向插电式混合动力车和电动车的锂离子二次电池。负极合剂层12b的形成方法，只要是在负极片12a上形成负极合剂层12b的方法则没有限制。作为在负极片12a上涂敷负极合剂的方法的示例，能够列举在负极片12a上涂敷负极合剂的构成物质的分散液的方法。作为涂敷方法的示例，能够列举辊涂法、狭缝挤压涂敷法等。

作为在负极片12a上形成负极合剂层12b的方法的示例，将在负极合剂中添加N-甲基-2-吡咯烷酮和水作为分散溶剂并混合搅拌后的浆料在厚度10μm的轧制铜箔的两面均匀地涂敷，使其干燥后裁断。作为负极合剂的涂敷厚度的一例，单侧约为40μm。将负极片12a裁断时，一体地形成负极引脚17。所有负极引脚17的长度大致相同。优选通过裁断形成负极引脚17后，对负极合剂层12b通过压辊进行热压，增大负极合剂的微粒间与负极片12a的接触面，降低直流电阻。此外，由于通过热压减少了负极合剂层12b的厚度，形成相同直径的电极组10的情况下，能够增大负极合剂层12b的长度，电池容量增大。

第一隔膜13和第二隔膜14的宽度W_S形成为比负极片12a上形成的负极合剂层12b的宽度W_C更大。此外，负极片12a上形成的负极合剂层12b的宽度W_C形成为比正极片11a上形成的正极合剂层11b的宽度W_A更大。

由于负极合剂层12b的宽度W_C比正极合剂层11b的宽度W_A更大，防止了因异物的析出引起的内部短路。这是由于锂离子二次电池的情况下，作为正极活性物质的锂离子化并渗透隔膜，而负极片12a一侧没有形成负极合剂层12b，负极片12a相对于正极合剂层11b露出时，在负极片12a上析出锂，成为发生内部短路的原因。

第一、第二隔膜13、14例如为厚度40μm的聚乙烯制多孔膜。

图1和图3中，中空的圆筒形的轴芯15在轴方向（图面的上下方向）的上端部的内面形成比轴芯15的内径更大直径的阶梯部15a，向该阶梯部15a压入正极集电部件27。

正极集电部件27例如由铝形成，具有圆盘状的基部27a、在该基部27a的朝向电极组10的面内周部向轴芯15一侧突出并向轴芯15的阶梯部15a的内面压入的下部筒部27b、在外周边缘向电池盖3一侧突出的上部筒部27c。在正极集电部件27的基部27a，形成有用于释放因过充电等而在电池内部产生的气体的开口部27d（参照图2）。此外，在正极集电部件27上形成有开口部27e，对于开口部27e的功能在之后叙述。其中，轴芯15由使正极集电部件31与负极集电部件21电绝缘、提高电池的轴方向的刚性的材质形成。本实施例中的轴芯15的材质例如使用玻璃纤维增强聚丙烯。

使正极片11a的正极引脚16全部与正极集电部件27的上部筒部27c焊接。该情况下，如图2所示，正极引脚16在正极集电部件27的上部筒部27c上重合地接合。由于各正极引脚16非常薄，一个引脚不能导出大电流。为此，在正极片11a向轴芯15的卷绕起点至卷绕终点的全长上，按规定间隔形成有多个正极引脚16。

在正极集电部件27的上部筒部27c的外周焊接有正极片11a的正极引脚16和固定部件28。使多个正极引脚16与正极集电部件27的上部筒部27c的外周密合，在正极引脚16的外周将固定部件28环状地卷绕并半固定，在该状态下焊接。

在轴芯15的下端部的外周，形成其外径比轴芯15的外形更小的阶梯部15b，对该阶梯部15b将负极集电部件21压入并固定。负极集电部件21例如由电阻值较小的铜形成，在圆盘状的基部21a形成有压入轴芯15的阶梯部15b的开口部21b，在外周边缘形成有向电池桶2的底部一侧突出的外周筒部21c。

使负极片12a的负极引脚17全部与负极集电部件21的外周筒部21c通过超声波焊接等焊接。由于各负极引脚17非常薄，为了导入大电流，在负极片12a向轴芯15的卷绕起点至卷绕终点的全长上，按规定间隔形成多个。

在负极集电部件21的外周筒部21c的外周焊接有负极片12a的负极引脚17和固定部件22。使多个负极引脚17与负极集电部件21的外周筒部21c的外周密合，在负极引脚17的外周将固定部件22环状地卷绕并半固定，在该状态下焊接。

在负极集电部件21的下表面焊接有由镍构成的负极通电引脚23。

负极通电引脚23在铁制的电池桶2的底部与电池桶2焊接。

此处，正极集电部件27上形成的开口部27e，用来使用于将负极通电引脚23与电池桶2焊接的电极棒（未图示）插通。将电极棒从正极集电部件27上形成的开口部27e插入轴芯15的中空部，用其前端部将负极通电引脚23压紧到电池桶2的底部内面上并进行电阻焊接。与负极集电部件21连接的电池桶2起到该圆筒形二次电池1的一方的输出端的作用，能够从电池桶2导出电极组10中蓄积的电力。

使多个正极引脚16与正极集电部件27焊接，由此使得多个负极引脚17与负极集电部件21焊接，构成使正极集电部件27、负极集电部件21和电极组10一体地单元化的发电单元20（参照图2）。然而，图2中，为了方便图示，对负极集电部件21、固定部件22和负极通电引脚23从发电单元20分离地图示。

此外，在正极集电部件27的基部27a的上表面，将多片铝箔叠层构成的柔性的连接部件33的一端焊接接合。连接部件33通过使多片铝箔叠层一体化，使其能够流过大电流，并且对其赋予了柔性。

在正极集电部件27的上部筒部27c上配置了具有圆形的开口部34a的由绝缘性树脂材料构成的环状的绝缘板34。

绝缘板34具有开口部34a（参照图2）和向下方突出的侧部34b。绝缘板34的开口部34a内嵌合有连接板35。在连接板35的下表面，将柔性的连接部件33的另一端焊接并固定。

连接板35由铝合金形成，具有除了中央部的大致整体均匀、并且中央侧向略低的位置弯曲的大致碟形。在连接板35的中心，形成有较薄的形成圆顶形状的突起部35a，在突起部35a的周围形成有多个开口部35b（参照图2）。开口部35b具有释放因过充电等而在电池内部产生的气体的功能。

连接板35的突起部35a与隔膜37的中央部的底面通过电阻焊接或摩擦扩散接合而接合。隔膜37由铝合金形成，具有以隔膜37的中心部为中心的圆形的切口37a。切口37a通过冲压将上表面一侧压扁为V字或U字形，使剩余部分较薄。

隔膜37为了确保电池的安全性而设置，具有当电池内部产生的气体的压强上升时，作为第一阶段，向上方弯曲，脱离与连接板35的突起部35a的接合并离开连接板35，断开与连接板35的导通。作为第二阶段，电池内压仍然上升的情况下，在切口37a开裂，释放内部的气体，降低内部压强的功能。

隔膜37在周缘部固定有电池盖3的周缘部3a。隔膜37如图2所示，最初具有在周缘部朝向电池盖3一侧垂直地竖起的侧部37b。通过在该侧部37b内收容电池盖3，进行铆接加工，使侧部37b向电池盖3的上表面一侧弯曲固定。

电池盖3由碳钢等铁形成，对外侧和内侧的表面整体施加了镍等镀层。电池盖3具备具有与隔膜37接触的圆盘状的周缘部3a和从该周缘部3a向上方突出的头部3b的帽形。在头部3b形成开口部3c。该开口部3c用于在因电池内部产生的气体压强使隔膜37开裂时将气体向电池外部释放。

电池盖3、隔膜37、绝缘板34和连接板35构成一体化的电池盖单元30。

如上所述，电池盖单元30的连接板35通过连接部件33与正极集电部件27连接。从而，电池盖3与正极集电部件27连接。这样，与正极集电部件27连接的电池盖3起到另一方的输出端的作用，能够从该起到另一方的输出端的作用的电池盖3和起到一方的输出端的作用的电池桶2输出电极组10中蓄积的电力。

覆盖隔膜37的侧部37b的周缘部地设置有通常被称为衬垫的密封部件43。密封部件43由橡胶形成，能够列举氟类树脂作为一个优选的材料的示例，但不限定。

密封部件43最初如图2所示，具有在环状的基部43a的周边侧面边缘具有向上部方向大致垂直地竖起形成的外周壁部43b的形状。

然后，通过冲压等，使密封部件43的外周壁部43b与电池桶2一同弯曲，以通过基部43a和外周壁部43b使隔膜37和电池盖3在轴方向上压接的方式进行铆接加工。由此，电池盖3、隔膜37、绝缘板34和连接板35一体形成的电池盖单元30隔着密封部件43被固定到电池桶2。

对电池桶2的内部注入有规定量的非水电解液6。作为非水电解液6的一例，优选使用在碳酸酯类溶剂中溶解有锂盐的溶液。能够列举六氟磷酸锂（LiPF₆）、四氟硼酸锂（LiBF₄）等作为锂盐的示例。此外，能够列举碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（MEC）、或将从上述溶剂中选择的两种以上溶剂混合后的溶剂作为碳酸酯类溶剂的示例。

（电极组的结构）

接着，对电极组的结构进行详细说明。

图5是用于说明构成图3所示的电极组10的隔膜的孔隙率的图，（a）是放大截面图，（b）是放大平面图。

关于隔膜，第一隔膜13和第二隔膜14均具有相同的结构，此处以隔膜S为代表。

隔膜S具有在基材B的厚度方向上贯通的多个孔隙h。

隔膜的孔隙率c根据下述式（1）算出。

孔隙率c={1-(W/ρ)/(L1×L2×t)}-----式（1）

W：试验片重量

ρ：试验片密度

L1：试验片宽度（侧面的长度）

L2：试验片全长（平面上与上述L1不同的边的长度）

t：试验片厚度（侧面上与上述L1不同的边的长度）

其中，关于L2：试验片全长进行补充说明。隔膜S的前端，在卷绕起点一侧，位于比负极电极12的前端更靠轴芯一侧，将从该隔膜S的前端到负极电极12的前端之间的区域称为先卷绕区域。此外，隔膜S的后端，在卷绕终点一侧，位于比负极电极12的后端更靠外侧，将从该隔膜S的后端到负极电极12的后端之间的区域称为后卷绕区域。隔膜S的全长指的是包括与负极电极12对应的区域、先卷绕区域和后卷绕区域的长度。

图6是为了说明本发明的作用的放大截面图。

如上所述，电极组10在轴芯15上使负极电极12、第一隔膜13、正极电极11和第二隔膜14按照该顺序叠层并卷绕而构成。

即，正极电极11和负极电极12隔着第一隔膜13或第二隔膜14中的某一个（以隔膜S为代表）相对。

在正极电极11的正极片11a的两面形成有正极合剂层11b，在负极电极12的负极片12a的两面形成有负极合剂层12b。由此，正极合剂层11b和负极合剂层12b隔着隔膜S相对。负极合剂层12b的宽度W_C比正极合剂层11b的宽度W_A更大，隔膜S的宽度W_S比负极合剂层12b的宽度W_C更大。

如上所述，在隔膜S上形成有多个孔隙h。

锂离子二次电池1，在充电时，产生正极合剂层11b中含有的正极活性物质与非水电解液6反应生成锂离子，通过隔膜S的孔隙h向负极电极12一侧移动并进入负极电极12内部的所谓的嵌入（insertion或intercalation）作用。此外，放电时，相反地，产生锂离子离开负极电极12并通过隔膜S的孔隙h进入正极电极11的所谓的脱嵌（extraction或deintercalation）作用。嵌入的情况和脱嵌的情况下，锂离子均不在负极电极12或正极电极11的表面析出。

一般而言，锂离子二次电池中，如果隔膜S为薄膜、大孔径、大孔隙率、高透气度，则锂离子的移动是容易的，离子透过性较高。然而，由于膜密度较稀疏，机械强度降低。在现有的技术水准下，从机械强度方面考虑，难以制作孔隙率超过50%的隔膜S。

另一方面，隔膜S为厚膜、小孔径、小孔隙率、低透气度时，随着膜密度的增加，机械强度提高。相反，锂离子的移动变得困难。

参照图6时，正极合剂层11b与负极合剂层12b之间保持的非水电解液的液量，根据正极合剂层11b的面积、换言之即发电部面积和隔膜S的孔隙面积而变化。正极合剂层11b与负极合剂层12b之间保持的电解液的液量，由于影响与正极合剂层11b中的正极活性物质的反应，认为其与电池输出相关联。

于是，本发明基于电池输出对于正极合剂层11b的面积即发电部面积与隔膜S的孔隙面积的比的关联实现电池输出的提高。

[实施例1]

实施例1中，设正极合剂层的面积为a，隔膜的面积为b，隔膜的孔隙率为c时，制作多个b×c/a=0.598的锂离子二次电池1（实施例1的隔膜的孔隙率c为47。）

[实施例2]

实施例2中，设正极合剂层的面积为a，隔膜的面积为b，隔膜的孔隙率为c时，制作多个b×c/a=0.582的锂离子二次电池1（实施例2的隔膜的孔隙率c为47）。

[实施例3]

实施例3中，设正极合剂层的面积为a，隔膜的面积为b，隔膜的孔隙率为c时，制作多个b×c/a=0.587的锂离子二次电池1（实施例3的隔膜的孔隙率c为47）。

[实施例4]

实施例4中，设正极合剂层的面积为a，隔膜的面积为b，隔膜的孔隙率为c时，制作多个b×c/a=0.581的锂离子二次电池1（实施例4的隔膜的孔隙率为45）。

[比较例]

为了比较，制作多个b×c/a=0.549的现有结构的锂离子二次电池（比较例的隔膜的孔隙率c为45）。

（效果的确认）

对于如上所述地制作的实施例1～4和比较例的多个锂电池的每一个，测定初始输出，评价输出特性。

初始输出的测定中，在25±2℃的氛围中从4.1V的满充电的状态以10A、30A、90A的电流值各放电10秒，测定了各电池第10秒的电池电压。对于横轴电流值对电池电压在纵轴上作图，读取对3点直线逼近的直线与终止电压即2.7V交叉的点的电流值，将该电流值与2.7V的积除以电池重量后的值作为该锂离子二次电池1的输出密度。

其结果如表1所示。表1所示的输出（相对值）的值，是以比较例的输出密度为100时的各实施例的输出密度的相对值，用各实施例的测定值的平均值表示。此外，通过试验，确认了隔膜S使用了厚度t为18～25μm的，然而厚度t的不同对电池输出的增减基本没有影响。

[表1]

	孔隙率C	B×c/a	输出（相对值）
				实施例1	47	0.598	111
实施例2	47	0.582	111
				实施例3	47	0.587	111
实施例4	45	0.581	106
				比较例	45	0.549	100

实施例1～实施例3相对于比较例表现出输出密度（相对值）为111%的良好的输出特性。此外，实施例4与比较例中，孔隙率c同样为45，但实施例4的输出密度相对于比较例为106%，获得了更大的结果。

此外，对表1的内容用图7的输出比-b×c/a特性图表示。

图7中，相对于横轴b×c/a对比较例基准的输出密度的相对值在纵轴上作图。

参照表1和图7时，可知电池输出密度（输出比）的增大具有与孔隙率c的关联性，但如实施例4所示，孔隙率c与比较例相同的情况下，电池输出密度也存在差异，不能只用孔隙率c决定。

电池输出密度更近似于b×c/a的值。

根据图7中实线所示的输出比-b×c/a特性曲线，可知b×c/a的值为0.57时的输出比，与实施例4的情况大致相同或为其以上，与以往相比电池输出密度增大。

此外，图7的输出比-b×c/a特性曲线中，b×c/a的值为0.6程度附近时，输出比为大致固定的值（111%程度），即使b×c/a的值超过0.6，输出密度也基本不增大。

从而，通过使b×c/a的值为0.57～0.60，能够与以往相比获得输出特性的提高。

该情况下，对实施例1～3和实施例4进行对比时，隔膜的孔隙率c=47的情况与孔隙率=45的情况相比电池输出密度更大。从而，使孔隙率c大于47时，容易使b×c/a的值成为0.57～0.60的范围内。该情况下，如上所述，由于在现有的技术水准下难以制作孔隙率c超过50的隔膜S，孔隙率c=50为实质上的上限。

此外，隔膜S的孔隙率c不足43的情况下，确认了电池寿命、电池容量等电池性能的方面有相当大的降低。因此，孔隙率c=43为实质上的下限。

根据以上所述，获得了下述结果。

（1）设正极合剂层11b的面积为a，隔膜S的面积为b，隔膜S的孔隙率为c时，通过满足下述式（I）所示的关系，能够获得与以往相比电池输出密度更大的锂离子二次电池。

0.57<b×c/a<0.60----（I）

该情况下，b×c/a的值为上述式（I）的范围内，并不是表示对于现有的输出密度为100%以上的阈值。b×c/a的值为上述式（I）的范围内，表示足够成为比现有的输出密度更大的输出密度，并且容易制作锂离子二次电池。

（2）隔膜S的孔隙率为43～50时，容易制作满足上述式（I）的锂离子二次电池。

（3）隔膜S的厚度t对于电池输出密度的大小基本没有关系。

从而，从电池容量增大的观点考虑，也可以使其足够薄。实施例1～4中，使隔膜的厚度t=18～25μm。

如上所述，本发明的锂离子二次电池中，由于使正极合剂层的面积与隔膜的孔隙面积的比成为最佳，因此在正极合剂层与负极合剂层之间保持有适当的量的非水电解液，使正极电极与负极电极之间的电阻降低。由此，能够提高电池输出密度。

其中，上述实施方式中，以圆筒形的二次电池为一个实施方式说明了锂离子二次电池。然而，本发明也能够应用于方形的锂离子二次电池。

此外，本发明的锂离子二次电池能够在发明的主旨的范围内进行各种变形应用，要点在于，在电池容器内收容有包括正极电极、负极电极和隔膜的电极组，正极电极具有包含锂过渡金属复合氧化物的正极合剂层，负极电极具有吸收和解吸锂离子的负极合剂层，隔膜配置在正极电极和负极电极的内外周，锂离子二次电池中注入了含有锂盐的非水电解液，设正极合剂层的面积为a，隔膜的面积为b，上述隔膜的孔隙率为c时，使b×c/a的值为要求的范围内即可。

以上说明了各种实施方式和变形例，但本发明不限于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包括在本发明的范围内。

以下的优先权基础申请的公开内容被作为引用文导入本说明书。

日本专利申请2010年第288257号（2010年12月24日申请）。

Claims

1.一种锂离子二次电池，其特征在于：

在电池容器内收容有包括正极电极、负极电极和隔膜的电极组，所述正极电极具有包含锂过渡金属复合氧化物的正极合剂层，所述负极电极具有吸收和解吸锂离子的负极合剂层，所述隔膜配置在所述正极电极和所述负极电极的内外周，所述锂离子二次电池中注入了含有锂盐的非水电解液，

设所述正极合剂层的面积为a，所述隔膜的面积为b，所述隔膜的孔隙率为c，且所述隔膜的孔隙率为43～50时，满足下述式(I)所示的关系：

0.581<b×c/a<0.60……(I)。

2.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于：

所述电极组具有圆筒形状，所述隔膜的面积包括先卷绕区域的面积和后卷绕区域的面积。

3.如权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其特征在于：

所述隔膜的孔隙率为45～50。

4.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于：

所述隔膜的厚度为18～25μm。

5.如权利要求2所述的锂离子二次电池，其特征在于：

所述隔膜的厚度为18～25μm。

6.如权利要求3所述的锂离子二次电池，其特征在于：

所述隔膜的厚度为18～25μm。