CN104009250A - 非水电解质二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有优异的特性的非水电解质二次电池。非水电解质二次电池1具备：正极壳，与正极壳固定、与正极壳之间形成收纳空间(10)的负极壳(7)，设置于收纳空间中的正极壳上、含有锂化合物作为正极活性物质的正极部，设置于收纳空间(10)的负极壳(7)上、含有SiOx(0≤x＜2)作为负极活性物质的负极部(12)，和收纳于收纳空间中的非水电解质。负极壳(7)包含基底层(20)和相对于基底层(20)配置于收纳空间(10)的相反侧、导热率比基底层(20)高、厚度为2.6μm以上的镍层(21)。

Description

非水电解质二次电池
技术领域
本发明涉及非水电解质二次电池。
背景技术
非水电解质二次电池可用于电子设备的电源部、吸收发电装置的发电量波动的蓄电部等。例如，硬币型(钮扣型)等小型非水电解质二次电池可广泛用于便携型设备等(例如参照专利文献1)。
专利文献1的非水电解质二次电池为在由正极壳(case)和负极壳所围成的收纳空间中收纳有正极、负极和电解质的结构。将正极壳与负极壳分别与正极或负极电连接。有时在正极壳和负极壳之一或二者上熔接用于使得与外部的电连接容易的端子等。
另外，非水电解质二次电池的特性取决于电极活性物质的种类、电解质的种类、浓度等。例如，若使用SiOx (0≤x＜2)作为负极活性物质，则可获得足够的放电容量。另外，例如当使用将支持电解质溶解于非水溶剂而得的电解液作为电解质时，通过提高支持电解质的浓度，内电阻降低，有望改善特性。
先前技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-162828号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，使用含有SiOx的负极活性物质和支持电解质的浓度高的电解质的非水电解质二次电池有望改善特性。但是，这样的非水电解质二次电池，若在负极壳上进行熔接等热处理，则可能会发生电池破裂、漏液等故障。因此，从抑制故障发生的角度考虑，有时不得不使支持电解质的浓度低于从改善特性的角度优选的值。本发明鉴于上述情况而完成，目的在于提供具有优异的特性的非水电解质二次电池。
解决课题的手段
本发明的第1实施方式的非水电解质二次电池具备：正极壳，与上述正极壳固定、与上述正极壳之间形成收纳空间的负极壳，设置于上述收纳空间中的上述正极壳上、含有锂化合物作为正极活性物质的正极部，设置于上述收纳空间中的上述负极壳上、含有SiOx (0≤x＜2)作为负极活性物质的负极部，和收纳于上述收纳空间的非水电解质；上述负极壳包含基底层和相对于上述基底层配置于上述收纳空间的相反侧、导热率比上述基底层高、厚度为2.6μm以上的镍层。
此非水电解质二次电池由于将导热率比基底层高、厚度为2.6μm以上的镍层相对于基底层配置于收纳空间的相反侧，所以可抑制通过基底层向收纳空间的热传导。因此，可抑制收纳于收纳空间中的物体的热膨胀、来自于该物体的气体的产生等，可抑制电池破裂等故障的发生。从而可在抑制由热导致的故障的发生的同时，提高非电解质的支持电解质浓度，所以可实现具有优异的特性的非水电解质二次电池。
第1实施方式的非水电解质二次电池可具备通过热处理接合于上述收纳空间外部的上述负极壳上的端子。此非水电解质二次电池由于可通过端子充放电，所以使用性良好。
在第1实施方式的非水电解质二次电池中，可将上述端子与上述负极壳熔接，使上述端子与上述负极壳的剥离强度为2kgf以上。此非水电解质二次电池可抑制端子由负极壳脱离。
在第1实施方式的非水电解质二次电池中，上述负极壳可含有厚度为130μm以上的包层材料，上述基底层可为包含在上述包层材料中的不锈钢构成的层。此非水电解质二次电池易确保负极壳的强度。
在第1实施方式的非水电解质二次电池中，上述镍层的厚度在上述包层材料的厚度中所占的比例可为2%以上。此非水电解质二次电池可显著抑制通过基底层向收纳空间的热传导。
在第1实施方式的非水电解质二次电池中，可为上述包层材料的厚度为200μm以下，上述镍层的厚度为16μm以上。此非水电解质二次电池可显著抑制通过基底层向收纳空间的热传导。
发明的效果
根据本发明，可提供具有优异的特性的非水电解质二次电池。
附图说明
[图1] 示出本实施方式的非水电解质二次电池的平面图。
[图2] 示出本实施方式的非水电解质二次电池的截面图。
[图3] 放大示出负极壳和端子的截面图。
[图4] 示出实施例与比较例的故障发生率差异的曲线图。
[图5] 示出由镍层厚度差异导致的故障发生率差异的曲线图。
具体实施方式
接着，对实施方式进行说明。图1为示出本实施方式的非水电解质二次电池1的平面图，图2为示出非水电解质二次电池1的截面图。
如图1所示的非水电解质二次电池1 (以下略记为电池1)为所谓的硬币型锂离子二次电池。此电池1如图2所示，具备电池壳2、收纳于电池壳2中的电池元件3以及接合在电池壳2上的端子4和端子5。电池1可通过端子4和端子5对电池元件3进行充电或放电。
电池壳2为近似圆盘状，具有一对圆形的面和圆筒状的侧面。在这里，为便于说明，将一对圆形的面中之一称为底面2a，将另一称为顶面2b。电池壳2含有包含底面2a的正极壳6、含有顶面2b的负极壳7和垫圈8。
正极壳6和负极壳7分别为有底圆筒状，正极壳6的最大内径比负极壳7的最大外径大。负极壳7以顶面2b的相反侧(开口侧)朝向正极壳6的状态插入正极壳6。将正极壳6的开口的周缘部向内侧敛缝(かしめる，caulking)，使负极壳7不由正极壳6的开口脱出。负极壳7为堵塞正极壳6的开口的盖状部件，在负极壳7与正极壳6之间形成收纳空间10。
正极壳6具有包含底面2a的底部6a和包含内周面6b (侧面)的侧壁部6c。正极壳6中至少底部6a为导电性。正极壳6由不锈钢等金属材料制成，底部6a与侧壁部6c一体化地形成。
负极壳7具有包含顶面2b的盖部7a和包含外周面7b (侧面)的侧壁部7c。负极壳7中至少盖部7a为导电性。负极壳7为在其厚度方向层叠多个金属层的结构，多个金属层的导热率互不相同。对于负极壳7的结构，后面在参照图3等的同时进行更详细的说明。
垫圈8设置于正极壳6的内周面6b与负极壳7的外周面7b之间。垫圈8为所谓的密封部件，在将正极壳6与负极壳7相互固定的同时，气密性地封闭收纳空间10。垫圈8由绝缘材料制成，以使正极壳6与负极壳7不短路的方式设置。
作为垫圈8的材质，例如可列举出聚丙烯(PP)、聚二苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰胺(PA)、液晶聚合物(LCP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚树脂(PFA)、聚醚醚酮树脂(PEEK)、聚醚腈树脂(PEN)、聚醚酮树脂(PEK)、聚芳酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂(PBT)、聚对苯二甲酸环己烷二亚甲基酯树脂、聚醚砜树脂(PES)、聚氨基双马来酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、氟树脂等。当实施回流焊(reflow)处理等热处理时，可考虑热处理的工艺温度(热处理中的耐热性)而选择垫圈8的材质。
电池元件3收纳(密封)于负极壳7与正极壳6之间的收纳空间10中。电池元件3包含正极部11、负极部12、隔板13和非水电解质14。通过锂离子由正极部11和负极部12中之一向另一移动，电池元件3可蓄积电荷(充电)或放出电荷(放电)。
正极部11设置于收纳空间10 (电池壳2的内侧)中的正极壳6上，与正极壳6接触。如图1和图2所示的端子4 (正极侧端子)接合在正极壳6的底面2a上，经由正极壳6的底部6a与正极部11导通。
正极部11含有锂化合物作为正极活性物质。该锂化合物为例如钛酸锂或锰酸锂等含有锂和过渡金属的复氧化物。本实施方式的正极部11为含有钛酸锂的片(pellet，正极片)，压接于正极壳6的底部6a。
正极片(正极部11)例如可通过将正极混合剂加压成形为任意形状来制备。正极混合剂含有例如粒状的正极活性物质，可含有导电助剂和正极粘合剂中之一或二者。加压成形时的压力例如可考虑导电助剂的种类等而决定，可为0.2~5ton/cm2。
正极活性物质在正极片(正极混合剂)中所占的比例(含量)可考虑电池1所要求的放电容量等而决定，可为50~95质量%或70~88质量%。若设为此下限值以上，则易确保放电容量，若设为此上限值以下，则正极部11易成形。
导电助剂可含有炉黑、科琴黑、乙炔黑、石墨等碳材料中的1种或2种以上。导电助剂在正极片(正极混合剂)中所占的含量可为4~40质量%或10~20质量%。若为此下限值以上，则易确保正极部11的导电性，而且易将正极部11成形为片状。若为此上限值以下，则易确保正极部11的放电容量。
正极粘合剂可含有聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PA)等聚合物、羧甲基纤维素(CMC)，聚乙烯醇(PVA)中的1种或2种以上。
例如，正极粘合剂可含有聚丙烯酸，尤其可含有交联型聚丙烯酸。当使用聚丙烯酸时，可预先将聚丙烯酸调节为pH3~10。pH的调节可使用氢氧化锂等碱金属氢氧化物或氢氧化镁等碱土金属氢氧化物。正极粘合剂在正极片(正极混合剂)中所占的含量可为1~20质量%。
需说明的是，正极部11可为如下的结构：在由以碳为导电性填充剂的导电性树脂粘接剂、铝、铜等导电材料制成的集电材料上，形成由正极混合剂构成的层。该集电材料可为与正极壳6不同的部件，或为正极壳6的至少一部分。例如，正极部11可为如下的结构：以正极壳6的表层为集电材料，在其上建立由正极混合剂构成的层。
负极部12设置于收纳空间10中的负极壳7上，与负极壳7接触。如图1和图2所示的端子5 (负极侧端子)接合在负极壳7的顶面2b上，经由负极壳7的盖部7a与负极部12导通。
负极部12含有含SiOx (0≤x＜2)的负极活性物质。本实施方式的负极部12为含有SiOx的片(负极片)，压接于负极壳7的盖部7a。
负极片例如可通过将负极混合剂加压成形为任意形状来制备。负极混合剂含有例如粒状的负极活性物质，可含有导电助剂和负极粘合剂中之一或二者。负极活性物质在负极片(负极混合剂)中所占的比例(含量)例如可为40~85质量%。负极片的负极活性物质含量例如可根据负极活性物质的导电性等而决定，但当为导电性低的负极活性物质时，使用通过将表面用碳覆盖等而提高实质导电性的负极活性物质，由此也可提高含量。
导电助剂可含有炉黑、科琴黑、乙炔黑、石墨等碳材料中的1种或2种以上。
负极粘合剂可含有聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)中的1种或2种以上。
例如，粘合剂可含有聚丙烯酸，尤其可含有交联型聚丙烯酸。当使用聚丙烯酸时，可预先将聚丙烯酸调节为pH3~10。pH的调节可使用氢氧化锂等碱金属氢氧化物或氢氧化镁等碱土金属氢氧化物。
隔板13设置于正极部11与负极部12之间，具有通过锂离子的特性。隔板13可含有玻璃制无纺布和树脂制无纺布中之一或二者。玻璃制无纺布由于在机械强度优异的同时具有大的离子透过度，所以可降低内电阻，实现放电容量的提高。隔板13的厚度可考虑电池1的大小或隔板13的材质等而决定，例如设为5~300μm。
用于隔板13的玻璃制无纺布的材料可含有硼硅酸玻璃、碱性玻璃、石英玻璃、铅玻璃中的1种或2种以上。用于隔板13的树脂制无纺布的材料可含有聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)中的1种或2种以上。
本实施方式的非水电解质14为将支持电解质溶解于非水溶剂而得的电解液。将正极部11的至少一部分、负极部12的至少一部分和隔板13的至少一部分浸渍于非水电解质14中。在电池1中，承担电荷移动的锂离子通过非水电解质14在正极部11与负极部12之间移动。
用于非水电解质14的非水溶剂可含有碳酸乙二酯(EC)、碳酸丙二酯(PC)、碳酸1,2-丁二酯(BC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)等碳酸酯，γ-丁内酯(GBL)，环丁砜(SL)，1,2-二甲氧基乙烷(DME)，1,2-二乙氧基乙烷(DEE)，1,2-乙氧基甲氧基乙烷(EME)，四氢呋喃(THF)，1,3-二氧戊环(DOL)中的1种或2种以上。
用于非水电解质14的支持电解质可含有有机酸锂盐和无机酸锂盐之一或二者。该有机酸锂盐可含有LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO3)2、LiN(FSO2)2中的1种或2种以上。无机酸锂盐可含有LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiCl、LiBr中的1种或2种以上。使用LiN(CF3SO2)2、LiN(FSO2)2、LiBF4中的至少1种的非水电解质14的锂离子导电性优异。使用LiN(CF3SO2)2的非水电解质14由于耐热性优异，与水分的反应性低，所以保存特性良好。
非水电解质14的支持电解质含量(浓度)例如可考虑支持电解质的种类、非水电解质14所要求的导电性等而决定。将锂盐用于支持电解质时，非水电解质14的支持电解质浓度例如可为0.5~3.5mol/L或0.5~3.0mol/L或1~2.5mol/L。
接着，对图1和图2所示的电池壳2、端子4和端子5进行说明。如图1所示，在平面观察的情况下，端子4和端子5分别向电池壳2的轮廓外侧突出。在这里，对于端子4和端子5，分别将配置于平面观察的电池壳2的轮廓外侧一端称为前端，将前端的相反侧一端称为基端。在本实施方式中，平面观察相当于由厚度方向(各图中的Z轴方向)观察电池壳2。
在图1中，端子4和端子5为近似伸展成带状的板状部件，相互基本平行。端子4和端子5由电池壳2的轮廓在相同方向上突出。端子4和端子5各自为宽度由基端向前端变窄，在平面观察的情况下前端互不重叠的形状。端子4和端子5分别由例如不锈钢等导电材料制成，其厚度为100μm~150μm左右。端子4、端子5的形状、尺寸可适宜变更。
负极侧的端子5通过熔接接合在负极壳7上。在这里，端子5通过利用激光熔接的点熔接与负极壳7的顶面2b熔接。多个熔接点15排列于由端子5的基端朝向前端的方向(长度方向，图中X轴方向)。多个熔接点15分别配置于相对于端子5长度方向的短边方向的近似中央。需说明的是，对于正极侧的端子4，也同样在正极壳6的底面2a上通过激光熔接而点熔接。
将端子5与负极壳7熔接，例如使端子5与负极壳7的剥离强度为2~4kgf。在这里，与负极壳7的剥离强度为3kgf左右。通过将与负极壳7的剥离强度设为2kgf以上，可抑制端子5由负极壳7脱离，通过设为4kgf以下，可减少由熔接导致的向负极壳7的热量输入。
通常，电解质的导电性，由于根据支持电解质的种类等而定的支持电解质的浓度而变得极大，因此，从电解质低电阻化的角度考虑，支持电解质的浓度存在最适值。但是，从抑制故障发生的角度考虑，可能有时不得不使支持电解质的浓度低于改善特性的角度下优选的值(最适值)。
本实施方式的电池1通过如以下参照图3说明的负极壳7的结构，使得热处理中的热难以向收纳空间10传导。因此，可抑制由热导致的故障的发生，例如可设定高的支持电解质的浓度，使得接近改善特性的角度下的最适值，所以可实现具有优异的特性的非水电解质二次电池。
图3为放大示出负极壳7和端子5的截面图。负极壳7包含基底层20和相对于基底层20配置于收纳空间10 (负极部12)的相反侧的镍层21。
基底层20由导电材料制成，例如由与端子5相同的材质(不锈钢)制成。在以下说明中，有时将基底层20称为不锈钢层。本实施方式的基底层20在负极壳7所包含的多个金属层中厚度最大。基底层20的厚度可考虑例如负极壳7的尺寸、强度等而决定，可设定为相对于负极壳7的板厚70~98%的范围内。
镍层21由导热率比基底层20 (不锈钢层)高的镍构成，其厚度为2.6μm以上。本实施方式的镍层21为在负极壳7所包含的多个金属层中最接近负极壳7与端子5之间的边界的金属层。镍层21的厚度方向的一面与基底层20毗邻，另一面与端子5毗邻。即，镍层21包含与端子5熔接的面。
需说明的是，镍层21厚度相对于负极壳7厚度的比例可为2%以上。例如，若负极壳7的厚度为130μm，镍层21的厚度比例为2%，则镍层21的厚度为2.6μm。由此条件出发，当增加负极壳7的厚度和镍层21的厚度比例之一或两者时，镍层21的厚度大于2.6μm。
需说明的是，镍层21厚度相对于负极壳7厚度的比例可为8%以上。例如，当负极壳7的厚度为200μm，镍层21的厚度为16μm时，镍层21的厚度比例为8%。由此条件出发，若减少负极壳7的厚度或增加镍层21的厚度，则镍层21的厚度比例大于8%。
本实施方式的负极壳7包含相对于基底层20配置于收纳空间10同侧的铜层22。即，负极壳7为由基底层20、镍层21和铜层22构成的3层结构。
铜层22的厚度方向的一面与基底层20毗邻，另一面与负极部12毗邻。在本实施方式中，铜层22在负极壳7所包含的多个金属层中导电率最高。铜层22例如可在厚度方向将负极壳7低电阻化，作为负极部12的集电体的至少一部分发挥作用等。需说明的是，有时省略铜层22。
本实施方式的负极壳7可通过对包层(clad)材料进行弯曲加工等来形成。包层材料为将不同的金属粘合而得的复合材料。包层材料例如可通过将经表面活化处理的多个金属层(金属板或金属箔)重叠、相互压接等来制备。包层材料可能包含在不同种类的金属层之间彼此的金属原子扩散而得的合金层。因此，包层材料中金属层的厚度为将金属层厚度在压接前的多个金属层的总厚度中所占的比例乘以压接后包层材料的总厚度而得的值。
例如，作为本实施方式的负极壳7的母体材料的包层材料可通过相对于不锈钢材料(基底层20)，在其一面重叠铜材料(铜层22)，与此同时在另一面重叠镍材料(镍层21)，将这些金属材料压接来制备。在这里，压接前的镍材料、不锈钢材料、铜材料的厚度比为16:76:8，制备的包层材料的层厚为200μm。由于镍材料在压接前的多个金属材料的总厚度中所占的比例为8/100，所以包层材料中镍层的厚度相当于16μm (200μm×8/100)。
接着，对实施例进行说明。图4为示出实施例与比较例的故障发生率差异的曲线图。在图4的曲线图中，横轴表示将端子熔接于负极壳时的热量，纵轴表示电池壳破裂的频率(破裂发生率)。当对N个样品进行试验而有M个破裂时，破裂发生率以M/N×100(%)表示。
在图4中的实施例中，负极壳7的厚度为200μm，铜层22与不锈钢基底层20和镍层21的厚度比为16:76:8，不锈钢端子5的厚度为100μm。即，在实施例中，负极壳7 (包层材料)的厚度为200μm以下，镍层21的厚度为16μm以上。在图4中的比较例中，虽然负极壳的厚度和端子的厚度与实施例相同，但镍层为通过镀覆形成的厚度1μm的层这一点与实施例不同。
在镍层的厚度为1μm的比较例中，若熔接的热量为1.6J以上，则电池壳发生破裂，根据线性插值法推测若热量超过1.5J左右则电池壳发生破裂。需说明的是，以可确保负极壳与端子的剥离强度的方式熔接时的热量例如为1.65J。在比较例中，若出于确保电池壳与端子的剥离强度的观点将熔接的热量设为1.65J，则推测破裂发生率为50%左右。
在按照本实施方式的实施例中，即使熔接的热量超过1.5J，至少到2.0J为止电池壳2基本不发生破裂。因此，据推测即使当为确保电池壳2与端子5的剥离强度而将熔接的热量设为1.65J时电池壳2也基本不发生破裂。由此可知，根据本实施方式，可抑制由熔接的热导致电池壳发生破裂。
图5为示出由镍层厚度差异导致的故障发生率差异的曲线图。在图5的曲线图中，横轴表示镍层的厚度，纵轴表示电池壳破裂的频率(破裂发生率)。在取得作为图5的曲线图的基础的数据时，将熔接的热量设定为可确保负极壳与端子的剥离强度在规定值以上的规定热量。剥离强度的规定值例如为2~4kgf，在这里设为3kgf。
图5的曲线图中示出的各点以在以下试验条件下得到的数据为基础。
在P1点，负极壳由不锈钢层和镍层构成，不锈钢层的厚度为200μm、镍层的厚度为1μm。
在P2点，负极壳由铜层、不锈钢层和镍层构成的包层材料(厚度为130μm)形成，铜层的厚度为9.1μm，不锈钢层的厚度为118.3μm，镍层的厚度为2.6μm (厚度比例为2%)。
在P3点，负极壳由铜层、不锈钢层和镍层构成的包层材料(厚度为230μm)形成，铜层的厚度为9.1μm，不锈钢层的厚度为209.3μm，镍层的厚度为4.6μm (厚度比例为2%)。
在P4点，负极壳由铜层、不锈钢层和镍层构成的包层材料(厚度为200μm)形成，铜层的厚度为32μm，不锈钢层的厚度为152μm，镍层的厚度为16μm (厚度比例为8%)。
如图5所示，在镍层的厚度为1μm的P1点，破裂发生率为50%左右，在镍层的厚度为2.6μm的P2点，破裂发生率为1%左右，可知通过将镍层的厚度设为2.6μm以上，破裂发生率大幅降低。就P3点而言，破裂发生率大约为0%，由P2点和P3点可知，可将镍层的厚度比例设为2%以上。另外，由P4点可知，通过将镍层厚度比例设为8%以上(16μm以上)，可显著降低破裂发生率。
需说明的是，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式。例如，有时省略上述实施方式中说明的要素中的1个以上。另外，上述实施方式中说明的要素可适宜组合。
需说明的是，虽然非水电解质二次电池1具备端子4和端子5，但可不具备端子4和端子5中之一或二者。例如，非水电解质二次电池1可为以未安装端子的状态运输，用户根据需要通过熔接等安装端子的实施方式。另外，非水电解质二次电池1除可抑制由用来安装端子的熔接导致的故障的发生外，也可抑制由回流焊处理等热处理导致的故障的发生。
需说明的是，非水电解质二次电池1的负极壳7由包层材料形成，镍层21为包层材料中包含的多个金属层中的1个，但镍层21也可通过镀覆法等形成。另外，负极壳7中包含的镍层21的数量可为1层或2层以上。当相对于基底层20在收纳空间10的相反侧配置有多个镍层时，镍层21的厚度可通过多个镍层的总厚度定义。
需说明的是，在上述实施方式中，设为根据压接前的板厚比和包层材料的厚度算出包层材料中金属层的厚度，但亦可设为通过荧光X射线膜厚计、X射线衍射装置(XRD)、X射线光电子分光计(XPS)等测定。另外，当毗邻的一对金属层的边界附近合金化时，可将在合金层中2种金属的组成比(原子数之比)的大小关系发生逆转的位置作为边界，以此边界为基准，定义这一对金属层的各自厚度。
需说明的是，虽然非水电解质二次电池1为硬币型结构，但并不限定于此实施方式。例如，只要非水电解质二次电池1是被实施热处理的电池，则芯片型双电层电容器、其它的电化学电池等实施方式均可。这些小型非水电解质二次电池有时可通过激光熔接等安装，可抑制此时由热导致的故障的发生。
符号说明
1 非水电解质二次电池(电池)，2 电池壳，4 端子，5 端子，6 正极壳，7 负极壳，10 收纳空间，11 正极部，12 负极部，14 非水电解质，20 基底层，21 镍层。

Claims (6)

1. 非水电解质二次电池，所述非水电解质二次电池具备：
正极壳，
与所述正极壳固定的负极壳，所述负极壳与所述正极壳之间形成收纳空间，
设置于所述收纳空间中的所述正极壳上，含有锂化合物作为正极活性物质的正极部，
设置于所述收纳空间中的所述负极壳上，含有SiOx (0≤x＜2)作为负极活性物质的负极部，和
收纳于所述收纳空间的非水电解质；
所述负极壳包含：
基底层，和
相对于所述基底层配置于所述收纳空间的相反侧，导热率比所述基底层高，厚度为2.6μm以上的镍层。
2. 权利要求1的非水电解质二次电池，
所述非水电解质二次电池具备通过热处理接合于所述收纳空间外部的所述负极壳上的端子。
3. 权利要求2的非水电解质二次电池，其中，
所述端子与所述负极壳熔接，使所述端子与所述负极壳的剥离强度为2kgf以上。
4. 权利要求1~3中任一项的非水电解质二次电池，其中，
所述负极壳含有厚度为130μm以上的包层材料，
所述基底层为包含在所述包层材料中的不锈钢构成的层。
5. 权利要求4的非水电解质二次电池，其中，
所述镍层的厚度在所述包层材料的厚度中所占的比例为2%以上。
6. 权利要求5的非水电解质二次电池，其中，
所述包层材料的厚度为200μm以下，所述镍层的厚度为16μm以上。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5909985B2 (ja) * 2011-10-17 2016-04-27 ソニー株式会社 電池および電池の製造方法ならびに電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
HUE065135T2 (hu) * 2017-05-22 2024-05-28 Lg Energy Solution Ltd Korrózió elleni tömítést tartalmazó hengeres akkumulátor
CN109031142B (zh) * 2018-07-19 2020-09-25 电子科技大学 一种基于分段线性插值的二次电池模型及状态估计方法
KR102522106B1 (ko) 2019-06-10 2023-04-14 주식회사 엘지에너지솔루션 다층 구조의 전지케이스를 갖는 원통형 이차전지 및 그 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1783847A1 (en) * 2004-07-29 2007-05-09 Sumitomo Titanium Corporation SiO POWDER FOR SECONDARY BATTERY AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
US20110206983A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Masatoshi Hano Alkaline battery

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61179062A (ja) * 1985-01-31 1986-08-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 端子付電池
JPH10162828A (ja) 1996-11-29 1998-06-19 Seiko Instr Inc 非水電解質電池およびその製造方法
JPH11104856A (ja) * 1997-07-31 1999-04-20 Sumitomo Special Metals Co Ltd 引張強さの優れた高強度クラッド材
JP2000243449A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Seiko Instruments Inc 非水電解質二次電池
EP1256995B1 (en) * 2000-12-28 2016-08-03 Panasonic Corporation Nonaqueous electrolytic secondary battery
US6830847B2 (en) * 2001-04-10 2004-12-14 The Gillette Company Zinc/air cell
EP1313158A3 (en) * 2001-11-20 2004-09-08 Canon Kabushiki Kaisha Electrode material for rechargeable lithium battery, electrode comprising said electrode material, rechargeable lithium battery having said electrode , and process for the production thereof
JP4056346B2 (ja) * 2002-09-30 2008-03-05 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
US20040197645A1 (en) * 2003-04-02 2004-10-07 Keith Buckle Zinc/air cell
EP1665411A2 (en) * 2003-08-13 2006-06-07 Hille & Müller GmbH & Co. Plate for housing and/or lids for button cells and process for manufacturing such a plate
JP4688435B2 (ja) * 2004-05-17 2011-05-25 セイコーインスツル株式会社 コイン型またはボタン型の端子付電気化学セル
US8080336B2 (en) * 2006-06-28 2011-12-20 Panasonic Corporation Alkaline dry battery
JP4661843B2 (ja) * 2007-08-28 2011-03-30 ソニー株式会社 非水電解質二次電池
EP2328210B1 (en) * 2009-11-25 2014-07-30 Samsung SDI Co., Ltd. A protection circuit module for a secondary battery
JP2011216479A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Panasonic Corp コイン形電池およびコイン形電池用ホルダとコイン形電池収納体
US9601228B2 (en) * 2011-05-16 2017-03-21 Envia Systems, Inc. Silicon oxide based high capacity anode materials for lithium ion batteries
JP5879482B2 (ja) * 2011-08-04 2016-03-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非水電解液コイン形電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1783847A1 (en) * 2004-07-29 2007-05-09 Sumitomo Titanium Corporation SiO POWDER FOR SECONDARY BATTERY AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
US20110206983A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Masatoshi Hano Alkaline battery

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