CN103858254B - 非水电解液二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种非水电解液二次电池，其是稳定的并且难以受到振动和冲击等的影响。非水电解液二次电池设置有：阴极电极部，其在正极集电体上形成正电极活性层；正电极，其具有与正极集电体一体制造的正极引出接头，并通过与正电极部的周缘连接的弯曲部得到结合；负电极部，其在负极集电体上形成负电极活性层；负电极，其具有与负极集电体一体制造的负极引出接头，并通过与负电极部的周缘连接的弯曲部得到接合；和分隔体，其置于正电极与负电极之间。正电极活性层形成在由正极引出接头的两侧的弯曲部围成的区域中。将正电极部垂直投射到负电极部的投影部分比起负电极活性层的外形存在于内侧。

Description

非水电解液二次电池
技术领域
本发明涉及通过以覆盖材料密封电极层叠体而获得的非水电解液二次电池，在所述电极层叠体中，正电极和负电极经由分隔体而被层叠。
背景技术
通过经由分隔体层叠正电极和负电极而获得的非水电解液二次电池比如锂离子电池可通过增加正电极和负电极的面积或增加待层叠的正电极和负电极的数量，而容易地增加每单位电池的容量，因此适宜被用作具有大充电/放电容量的电池。
在比如锂离子电池等非水电解液二次电池中，正电极和负电极各自使用金属箔作为集电体。具体地，在锂离子电池中，正电极和负电极按如下方式制造：将通过混合颗粒活性材料、导电材料、粘结剂等所获得的浆料局部地涂布到带状金属箔的表面上，接着进行干燥，并将所得集电体切割成各自具有预定尺寸的块体，使得引出接头与其中没有形成活性材料层的部分一体地形成。
正电极和负电极经由分隔体被层叠或缠绕，并被容纳在电池容器中。这时，由于集电体的厚度以及活性材料被涂布到集电体上的正电极和负电极中的每个的厚度小，所以重要的是防止集电体或电极发生破断。此外，锂离子电池需要防止正电极或负电极的位置发生偏移，以便防止锂在电极上析出的枝晶的发生，或者防止正电极和负电极彼此直接接触的短路的发生。
为了防止集电体箔的破断，提出了一种非水电解液二次电池，其具有电池电极，其中连续曲线被形成为从引出接头部分的周缘延伸到具有活性材料层的部分的周缘，以增加引出接头与形成有电极活性材料层的部分之间的接合部分的强度，或者其中在角部处的毛刺或集电体箔破断的发生得到防止(见专利文献1)。
此外，为了防止层叠位置的偏移，提出了一种层叠式电池，其中在通过使用形成于电极或分隔体中的部分切割部分或折叠部分来确定层叠位置的同时，经由分隔体层叠正电极和负电极(见专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1] JP11-016577A
[专利文献2] JP2001-102050A。
发明内容
本发明要解决的问题
如以上所描述的，在专利文献1的提案中，通过形成从与比如锂离子电池等非水电解液二次电池的正电极和负电极中的每个一体地形成的引出接头部分的周缘延伸到具有活性材料层的部分的周缘的连续曲线，引出接头电极与形成有电极活性材料层的部分之间的接合部分的强度能得到增加，或者角部中的集电体箔的破断能得到防止。然而，当强振动被反复地施加到电池时，电池电极的位置可能发生偏移而在正电极引出接头与负电极之间引起短路，其进而可能引起非常大的电流流动至不存在活性材料的部分。
此外，如以上所描述的，在专利文献2的提案中，使用通过部分切割电极而获得的部分会促进电极的定位。然而，该构造牺牲了电池容量，从而不利地影响电池特性。
本发明的一个目的是提供一种电池，其即使在强振动被反复地施加到电池时，也不太容易因偏移而引起比如正电极接头与负电极之间的短路等问题。
解决问题的手段
本发明已经被做出来解决上述问题，并且上述问题可通过这样一种非水电解液二次电池得到解决，其包括：正电极部，其中正电极活性材料层形成在正极集电体上；正电极，其设置有正电极引出接头，并且与所述正极集电体一体地形成，以便经由与所述正电极部的周缘连续的弯曲部分连接至所述正电极部的周缘；负电极部，其中负电极活性材料层形成在负极集电体上；负电极，其设置有负电极引出接头，并且与所述负极集电体一体地形成，以便经由与所述负电极部的周缘连续的弯曲部分连接至所述负电极部的周缘；和分隔体，其介于所述正电极和负电极之间。至少在所述正电极引出接头的两侧上形成正电极活性材料层，并且通过将所述正电极部垂直地投射到所述负电极部上而获得的投影部分存在于所述负电极活性材料层的轮廓的内侧。
在本发明的非水电解液二次电池中，所述正电极活性材料层形成在所述正电极引出接头的面向所述负电极的表面上。
在本发明的非水电解液二次电池中，所述弯曲部分相对于所述正电极引出接头的引出方向及其垂直方向的长度具有1mm～10mm的曲率半径r。
本发明的非水电解液二次电池是通过经由分隔体层叠多个正电极和多个负电极而获得的层叠式电池。
在本发明的非水电解液二次电池中，位于所述负电极的负电极引出接头被引出的那条边的上端部中的负电极引出接头的外侧上端部定位在所述负电极引出接头的内侧上端部上方。
注意，在本发明中，负电极引出接头的外侧上端部是指负电极引出接头的位于正电极引出接头相反侧的部分，而负电极引出接头的外侧上端部是指负电极引出接头的位于面向正电极引出接头那侧的部分。
在本发明的非水电解液二次电池中，所述弯曲部分是圆弧。
本发明的非水电解液二次电池是锂离子二次电池。
注意：经由与正电极部或负电极部的周缘连续的曲线连接至正电极部或负电极部的周缘的弯曲部分是指通过将正电极或负电极投射到与正极或负极集电体平行的表面上而获得的投影平面形状。
本发明的优点
根据本发明，提供了一种非水电解液二次电池，其包括：正电极活性材料层形成在正极集电体上的正电极部，其中正电极活性材料层形成在由位于正电极引出接头的两侧的弯曲部分环绕的区域中，所述正电极引出接头与正极集电体一体地形成，以便经由与正电极部的周缘连续的弯曲部分连接至正电极部的周缘，并且其中负电极活性材料层存在于通过将正电极部垂直地投射到负电极部上而获得的投影部分处；负电极部，其中负电极活性材料层形成在负极集电体上；和负电极，其设置有负电极引出接头，并与负极集电体一体地形成，以便经由与负电极部的周缘连续的弯曲部分连接至负电极部的周缘。因此，正电极引出接头和负电极引出接头各自具有高强度。此外，正电极活性材料层形成在正电极引出接头的面向负电极的表面上，使得即使由于振动等而发生大的偏移以使正电极引出接头与负电极引出接头接触，比起正电极引出接头与负电极引出接头的负电极活性材料未涂布部分直接接触的情况，短路电流也被降低，由此避免严重的问题。
附图说明
图1是用于说明本发明的非水电解液二次电池的一实施例的视图，其中图1A是前视图，而图1B是沿图1A的线A-A'所取的剖视图，以放大方式示出了层叠方向。
图2是用于说明本发明的非水电解液二次电池的负电极和正电极的一个示例的视图，其中图2A是用于说明负电极的视图，图2B是用于说明正电极的视图，图2C是用于说明通过经由分隔体层叠负电极和正电极而获得的层叠体的视图，而图2D是用于说明电极层叠体的视图。
图3是用于说明本发明的电池电极的形状的视图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明。
图1A和1B是用于说明本发明的非水电解液二次电池的一实施例的视图。图1A是前视图，而图1B是沿图1A的线A-A'所取的剖视图，其以放大方式示出了层叠方向。
非水电解液二次电池1包括通过经由分隔体300层叠正电极100和负电极200而获得的电极层叠体400。正电极引出接头105和负电极引出接头(未示出)沿相同方向被引出。
多个正电极引出接头105彼此重叠，并在接合部分110通过超声波接合与正电极接头115接合。类似地，多个负电极引出接头与负电极接头215接合。以这种方式与电极层叠体400接合的正电极接头115和负电极接头215从膜状覆盖材料500的密封部分510被引出。
膜状覆盖材料可以由层叠体形成，其包括：被用于铝箔的外表面侧的比如尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯等具有强度和耐热性的材料；以及被用于铝箔的内表面的比如聚丙烯或聚乙烯等具有改善的热粘合特性的材料。层叠式二次电池的覆盖材料并不局限于如以上所描述的膜状覆盖材料，也可以使用金属容器。
图2A-2D是用于说明本发明的非水电解液二次电池的负电极和正电极的一个示例的视图。
图2A是用于说明负电极的视图。
负电极按如下方式制造：将通过将吸收和释放锂离子的碳材料、比如碳黑等导电材料、比如聚偏二氟乙烯等粘结剂分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中所获得的浆料负电极混合物间歇地涂布到由带状铜箔形成的负极集电体的两个表面上，接着进行干燥，使用滚压机压缩所得的负极集电体以进行成形，并将获得的负电极基材切割成各自具有预定尺寸的块体。
负电极200包括在电池反应时发挥作用的负电极部210和与负电极基材的负极集电体201一体地形成的负电极引出接头205。负电极引出接头205经由与负电极部210的周缘连续的弯曲部分206a和206b在形成弯曲表面的同时连接至负电极部210的周缘。
图2B是用于说明正电极的视图。将通过将锂锰复合氧化物、锂钴复合氧化物或锂镍复合氧化物、比如碳黑等导电材料、和比如聚偏二氟乙烯等粘结剂分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中所获得的浆料正电极混合物间歇地涂布到由带状铝箔形成的正极集电体的两个表面上，接着进行干燥，并使用滚压机压缩所得正极集电体以进行成形来获得正电极基材。
正电极100包括在电池反应时发挥作用的正电极部120和与正电极基材的正极集电体101一体地形成的正电极引出接头105。正电极引出接头105经由与正电极部120的周缘连续的弯曲部分106a和106b连接至正电极部120的周缘。
正电极活性材料涂布部107形成在弯曲部分106a和106b之间，以便延伸直到面向负电极活性材料的部分。通过将正电极活性材料至少形成在弯曲部分106a和106b之间，能增加引出接头与电极之间的边界的强度。
形成在负电极引出接头的两侧的弯曲部分以及形成在正电极引出接头的两侧的弯曲部分各自具有1mm～10mm更优选为2mm～8mm的曲率半径r。
当曲率半径小于1mm时，引出接头与集电体之间的强度不充分，使得在正电极接头和负电极接头受到超声波接合时可能不利地发生破断。当曲率半径大于10mm时，被涂布的活性材料的脱落量增多，这在某些使用条件下可能不利地导致与相反电极的短路。
接下来，如图2C中示出的，通过将正电极100封装到袋装分隔体300中然后将封装在分隔体300中的正电极100与负电极200层叠的方法，多个正电极100和多个负电极经由分隔体300彼此层叠并通过粘结带410一体化。然后，多个正电极引出接头通过比如超声波接合等方法彼此接合，并且多个负电极引出接头类似地彼此接合，由此可获得电极层叠体400。
图3是用于说明本发明的电池电极的电极引出接头侧的形状的视图。
优选地，本发明的层叠体不具有左右对称形状。
也就是说，在负电极200中，位于负电极引出接头205被引出的那条边的上端部中的负电极引出接头的外侧上端部206c相对于内侧上端部206d的上端的高度位置具有偏差D。
优选地，该偏差D具有可被利用来进行定位的大小，并且定位在分隔体的上端部的下方，以便防止活性材料由于脱落而与相反电极发生接触。通过将从具有更大外部尺寸的电极引出的接头的外侧的高度做得更高，在电池层叠体被比如膜状覆盖材料等具有压花形状的构件覆盖时，电极层叠体的具有更高高度的部分与压花表面抵接，从而防止覆盖材料中的偏移。
以如以上所描述的方式制成的电极层叠体然后被膜状覆盖材料覆盖或被容纳在由金属形成的电池容器中，并在注入电解液之后受到密封，由此完成电池的制造。
工业适用性
本发明的非水电解液二次电池包括：正电极部，其中正电极活性材料层形成在由位于正电极引出接头的两侧的弯曲部分环绕的区域中，所述正电极引出接头与正极集电体一体地形成，以便经由与正电极部的周缘连续的弯曲部分连接至正电极部的周缘，并且其中负电极活性材料层存在于通过将正电极部垂直地投射到负电极部上而获得的投影部分处；负电极部，其中负电极活性材料层形成在负极集电体上；和负电极，其设置有负电极引出接头，并与负极集电体一体地形成，以便经由与负电极部的周缘连续的弯曲部分连接至负电极部的周缘。因此，正电极引出接头和负电极引出接头各自具有高强度。此外，正电极活性材料层形成在正电极引出接头的面向负电极的表面上，使得即使由于振动等而发生大的偏移以使正电极引出接头与负电极引出接头接触，短路电流也被降低，由此避免严重的问题。
附图标记的说明
1：非水电解液二次电池
100：正电极
101：正极集电体
105：正电极引出接头
106a、106b：弯曲部分
107：正电极活性材料涂布部
110：接合部分
120：正电极部
200：负电极
201：负极集电体
210：负电极部
205：负电极引出接头
206a、206b：弯曲部分
206c：外侧上端部
206d：内侧上端部
300：分隔体
400：电极层叠体
410：粘结带
500：膜状覆盖材料
510：密封部分

Claims (7)

1.一种非水电解液二次电池，包括：
正电极部，其中正电极活性材料层形成在正极集电体上；
正电极，其设置有正电极引出接头，并且与所述正极集电体一体地形成，以便经由与所述正电极部的周缘连续的弯曲部分连接至所述正电极部的周缘；
负电极部，其中负电极活性材料层形成在负极集电体上；
负电极，其设置有负电极引出接头，并且与所述负极集电体一体地形成，以便经由与所述负电极部的周缘连续的弯曲部分连接至所述负电极部的周缘；和
分隔体，其介于所述正电极和负电极之间，其特征在于：
至少在所述正电极引出接头的两侧上形成正电极活性材料层，
所述正电极引出接头与集电体之间的接合部分具有弯曲部分，并且
所述正电极活性材料层形成在由所述正电极引出接头的两侧的弯曲部分环绕的区域中，
位于所述负电极的负电极引出接头被引出的那条边的上端部中的负电极引出接头的外侧上端部定位在所述负电极引出接头的内侧上端部上方。
2.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
通过将所述正电极部垂直地投射到所述负电极部上而获得的投影部分存在于所述负电极活性材料层的轮廓的内侧。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述正电极活性材料层形成在所述正电极引出接头的面向所述负电极的表面上。
4.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述弯曲部分相对于所述正电极引出接头的引出方向及其垂直方向的长度具有1mm～10mm的曲率半径r。
5.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池，其特征在于：是通过经由分隔体层叠多个正电极和多个负电极而获得的层叠式电池。
6.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述弯曲部分是圆弧。
7.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池，其特征在于：是锂离子二次电池。
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