CN104241593A - 蓄电元件和蓄电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制性能降低的蓄电元件。其具备正极(11)、负极(13)和配置于正极(11)和负极(13)之间的间隔件(12)，正极(11)具有正极基材(11A)、形成于正极基材(11A)上的正极活性物质层(11B)、和覆盖正极活性物质层(11B)的宽度方向的侧面中的至少一个的保护层(11C)，负极(13)具有负极基材(13A)和形成于负极基材(13A)上的负极活性物质层(13B)，间隔件(12)具有与负极活性物质层(13B)相对的间隔件基材(12A)、和形成于间隔件基材(12A)上且与正极活性物质层(11B)相对并且包含粘结剂的无机层(12B)。无机层(12B)的宽度大于正极活性物质层(11B)的宽度，保护层(11C)以保护正极活性物质层(11B)免受从粘结剂溶出的成分影响的方式构成。

Description

蓄电元件和蓄电池模块
技术领域
本发明涉及蓄电元件，更具体地涉及具备如下发电要素的蓄电元件，所述发电要素具有正极、负极和配置于该正极和负极之间的间隔件。
背景技术
近年，作为汽车、摩托车等车辆、便携终端、笔记本型个人电脑等各种设备等的动力源，采用锂离子电池、镍氢电池等电池、双电层电容器等电容器这样的可充放电的蓄电元件。
构成这样的蓄电元件的发电要素为卷绕型的情况下，为了防止卷绕时的偏差等带来的短路，存在使间隔件的宽度大于正极的宽度的技术。作为采用这样的技术的蓄电元件，可以列举例如国际公开第98/38688号(专利文献1)中公开的非水电解质二次电池。
在该专利文献1中公开了如下内容，间隔件是绝缘性物质粒子彼此由粘结剂结合的绝缘性物质粒子集合体层，在正极活性物质层和负极活性物质层的至少一个端面，其至少一部分被该绝缘性物质粒子集合体层覆盖。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第98/38688号
发明内容
本发明课题在于提供能够抑制性能降低的蓄电元件。
本发明人着眼于以下情况而完成本发明，即，在间隔件基材之上具有无机层的间隔件中，构成无机层的粘结剂从间隔件溶出，引起在正极活性物质层的端部集中地分解正极活性物质的情况。
即，本发明的蓄电元件具备正极、负极和配置于正极和负极之间的间隔件，正极具有正极基材、形成于正极基材上的正极活性物质层、和覆盖正极活性物质层的宽度方向的侧面中的至少一个的保护层，负极具有负极基材和形成于负极基材上的负极活性物质层，间隔件具有与负极活性物质层相对的间隔件基材、和形成于间隔件基材上且与正极活性物质层相对并且包含粘结剂的无机层。优选无机层的宽度大于正极活性物质层的宽度，保护层以保护正极活性物质层免受从粘结剂溶出的成分影响的方式构成。
根据本发明的蓄电元件，用保护层覆盖与间隔件相对的正极活性物质层的宽度方向的侧面中的至少一个，保护层以保护正极活性物质层免受从粘结剂溶出的成分影响的方式构成。因此，即使构成间隔件的粘结剂从间隔件溶出，在正极活性物质层的被保护层覆盖的部分集中地分解，在正极活性物质层的被保护层覆盖的部分中也能够抑制与正极活性物质反应等。因此，能够降低粘结剂溶出的影响，因此能够抑制蓄电元件性能降低。
在上述蓄电元件中优选的情况是，从正极基材侧观察，将正极活性物质层投影至无机层时，在宽度方向的两侧露出无机层，保护层覆盖正极活性物质层的宽度方向两侧的侧面。
在上述蓄电元件中优选的情况是，从正极基材侧观察，将正极活性物质层投影至无机层时，仅在宽度方向的一侧露出无机层，保护层仅覆盖位于露出的无机层侧的正极活性物质层的宽度方向的侧面。
在这些情况下，在正极活性物质层的明显受到粘结剂的溶出和分解的影响的区域形成保护层，因此能够实现抑制性能降低的蓄电元件。
在上述蓄电元件中优选的情况是，粘结剂是酯键键合而成的粘结剂。
酯键键合而成的粘结剂与正极活性物质的反应性高，因此，在具备具有酯键键合而成的粘结剂的间隔件的蓄电元件中，本发明的效果变得更加显著。
按照以上说明，本发明能够提供可以抑制性能降低的蓄电元件。
附图说明
图1是示意性地表示作为本发明的实施方式1的蓄电元件的一例的非水电解质二次电池的立体图。
图2是示意性地表示本发明的实施方式1的非水电解质二次电池的容器内部的立体图。
图3是沿图2的III-III线的截面图，是示意性地表示本发明的实施方式1的非水电解质二次电池的截面图。
图4是示意性地表示本发明的实施方式1的非水电解质二次电池的发电要素的示意图。
图5是示意性地表示本发明的实施方式1的非水电解质二次电池的发电要素，是沿图4的V-V线的截面图。
图6是示意性地表示本发明的实施方式1的非水电解质二次电池的正极的截面图。
图7是示意性地表示本发明的实施方式1的非水电解质二次电池的正极，从正极活性物质层侧观察时的俯视图。
图8是示意性地表示本发明的实施方式1的变形例1的非水电解质二次电池的正极的截面图。
图9是示意性地表示本发明的实施方式1的变形例1的非水电解质二次电池的正极，从正极活性物质层侧观察时的俯视图。
图10是示意性地表示本发明的实施方式1的变形例2的非水电解质二次电池的发电要素的截面图。
图11是示意性地表示本发明的实施方式1的变形例2的非水电解质二次电池的正极的截面图。
图12是示意性地表示本发明的实施方式1的变形例2的非水电解质二次电池的正极，从正极活性物质层侧观察时的俯视图。
图13是示意性地表示本发明的实施方式1的变形例3的非水电解质二次电池的正极的截面图。
图14是示意性地表示本发明的实施方式1的变形例3的非水电解质二次电池的正极，从正极活性物质层侧观察时的俯视图。
图15是示意性地表示本发明的实施方式2的非水电解质二次电池的发电要素的截面图。
图16是示意性地表示本发明的实施方式2的非水电解质二次电池的正极，从正极活性物质层侧观察时的俯视图。
图17是示意性地表示比较例的发电要素的截面图。
具体实施方式
下面依据附图来说明本发明的实施方式。此外，对于在以下的附图中相同或相应部分标记相同的参照符号，不重复该说明。
(实施方式1)
参照图1～图7，对作为本发明的一个实施方式的蓄电元件的一例的非水电解质二次电池1进行说明。
如图1～图3所示，本实施方式的非水电解质二次电池1具备：容器2、容纳于该容器2的电解液(电解质)3、安装于容器2的外部垫片5、容纳于该容器2的发电要素10、以及与该发电要素10电连接的外部端子21。
如图1所示，容器2具有容纳发电要素10的本体部(壳体)2a和覆盖本体部2a的盖部2b。本体部2a和盖部2b例如由铝、铝合金等铝系金属材料、不锈钢板形成，且被相互焊接。
在盖部2b的外面配置有外部垫片5，盖部2b的开口部和外部垫片5的开口部相连。外部垫片5例如具有凹部，在该凹部内配置有外部端子21。
外部端子21与连接于发电要素10的集电部(未图示)相连接。此外，集电部的形状没有特别的限定，例如为板状。外部端子21由例如铝、铝合金等铝系金属材料形成。
外部垫片5和外部端子21设置有正极用和负极用。正极用的外部垫片5和外部端子21配置于盖部2b的长轴方向的一端侧，负极用的外部垫片5和外部端子21配置于盖部2b的长轴方向的另一端侧。
如图2所示，在本体部2a的内部容纳电解液3，发电要素10浸于电解液3中。即，在本体部2a的内部封入发电要素10和电解液3。
电解液3(非水电解质)是在有机溶剂中溶解电解质盐而成。
作为有机溶剂，可以列举例如：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸三氟亚丙酯(trifluoropropylene carbonate)、γ-丁内酯、γ-戊内酯、环丁砜、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2-甲基-1，3-二氧戊环、二氧戊环、氟乙基甲基醚、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、乙二醇二丙酸酯、丙二醇二丙酸酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸二丙酯、甲基异丙基碳酸酯、乙基异丙基碳酸酯、二异丙基碳酸酯、碳酸二丁酯、乙腈、氟乙腈；乙氧基五氟环三磷腈、二乙氧基四氟环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈等烷氧基和卤素取代环状磷腈类或链状磷腈类；磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三辛酯等磷酸酯类；硼酸三乙酯、硼酸三丁酯等硼酸酯类；N-甲基噁唑烷酮、N-乙基噁唑烷酮等非水溶剂。
作为电解质使用固体电解质时，使用作为固体电解质的高分子固体电解质，作为高分子固体电解质可以使用有孔性高分子固体电解质膜。并且，在高分子固体电解质中可以进一步含有电解液。另外，使用作为电解质的凝胶状高分子固体电解质时，构成凝胶的电解液和在细孔中等含有的电解液也可以不同。但是，像HEV用途这样要求高输出时，与使用固体电解质、高分子固体电解质相比，更优选单独使用非水电解质。
作为电解质盐没有特别的限制，可以列举LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(5O2C4F9)、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、NaClO4、NaI、NaSCN、NaBr、KClO4、KSCN等离子性化合物和它们两种以上的混合物等。
在非水电解质中，还可以添加公知的添加剂。
在蓄电元件10中，可以使用将上述的有机溶剂和电解质盐组合而成的非水电解质。此外，作为非水电解质，将碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯混合的而成的物质在锂离子的电导率变高方面是优选的。
如图2和图3所示，在本体部2a的内部容纳有发电要素10。在容器2内可以容纳1个发电要素，也可以容纳多个发电要素(未图示)。后者的情况下，多个发电要素10被并联地电连接。
如图4所示，发电要素10包含正极11、间隔件12和负极13。本实施方式的发电要素10以在负极13上配置间隔件12，在该间隔件12上配置正极11，在该正极11上配置有间隔件12的状态进行卷绕并形成筒状。即，在发电要素10中，在负极13的外周侧形成间隔件12，在该间隔件12的外周侧形成正极11，在该正极11的外周侧形成间隔件12。在本实施方式中，在发电要素10中，在正极11和负极13之间配置有绝缘性的间隔件，因此正极11和负极13没有电连接。
如图5所示，构成发电要素10的正极11具有正极基材11A、形成于该正极基材11A的正极活性物质层11B、和覆盖该正极活性物质层11B的宽度方向的侧面(正极活性物质11B的卷绕轴方向的端面)11B1中的至少一个的保护层11C。
构成发电要素10的负极13具有负极基材13A和形成于该负极基材13A的负极活性物质层13B。
构成发电要素10的间隔件12具有间隔件基材12A和形成于该间隔件基材12A上的无机层12B。间隔件12的间隔件基材12A与负极活性物质层13B相对，无机层12B与正极活性物质层11B相对。
具体地，在发电要素10中，在正极11和负极13之间配置有间隔件12。另外，负极13的负极活性物质层13B以与间隔件12的间隔件基材12A对置相接的方式配置。另外，正极11的正极活性物质层11B和保护层11C以与间隔件12的无机层12B对置相接的方式配置。并且，发电要素10由上述构成的构件卷绕而成。
此外，也可以在负极基材13A的两面侧形成负极活性物质层，也可以在正极基材11A的两面侧形成正极活性物质层。
正极基材11A和负极基材13A没有特别的限定，作为正极基材11A的材质，可以使用铝。作为负极基材13A的材质，可以使用铜。正极基材11A和负极基材13A的形状通常为箔状。
构成正极11的正极活性物质层11B具有正极活性物质、导电助剂和粘结剂。构成负极13的负极活性物质层13B具有负极活性物质和粘结剂。此外，负极活性物质层13B还可以进一步含有导电助剂。
作为正极活性物质，只要是能够吸贮放出锂离子的正极活性物质，可以适当使用公知的材料。例如，作为正极活性物质，可以选自用LixMOy(M表示至少一种过渡金属)表示的复合氧化物(LixCoO2、LixNiO2、LixMn2O4、LixMnO3、LixNiyCo(1-y)O2、LixNiyMnzCo(1-y-z)O2、LixNiyMn(2-y)O4等)或用LiwMex(XOy)z(Me表示至少一种过渡金属，X例如为P、Si、B、V)表示的聚阴离子化合物(LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、Li2MnSiO4、Li2CoPO4F等)。另外，也可以将这些化合物中的元素或聚阴离子的一部分用其它元素或阴离子种类取代。另外，对于正极活性物质而言，表面也可以用ZrO2、MgO、Al2O3等金属氧化物、碳被覆。作为正极活性物质，还可以列举二硫醚、聚吡咯、聚苯胺、聚对苯乙烯、聚乙炔、聚并苯类材料等导电性高分子化合物，准石墨结构碳质材料等，但并不限定于此。
在正极活性物质中，这些化合物可以单独使用，也可以两种以上混合使用。
负极活性物质是能够有助于负极的充电反应和放电反应的电极反应的物质。负极活性物质的材料没有特别的限定，可以使用例如无定形碳、难石墨化碳、易石墨化碳、石墨等碳类物质等。
上述导电助剂没有特别的限定，可以使用例如科琴黑、乙炔黑、石墨、焦炭粉末等。
上述粘结剂没有特别的限定，可以使用例如聚丙烯腈、聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。
对于构成正极11的保护层11C在后详述。
间隔件12配置于正极11和负极13之间，是阻断正极11和负极13的电连接并且容许电解液3通过的构件。从防止短路的观点出发，间隔件12的宽度大于正极活性物质层11B的宽度。还有，本实施方式的间隔件12的宽度大于负极活性物质层13B的宽度。
间隔件12具有间隔件基材12A和形成于该间隔件基材12A的至少一侧面上的无机层12B。无机层12B与保护层11C几乎不连接，因此相对于充放电循环时的膨胀收缩的耐性提高，能够抑制容量降低。
间隔件基材12A没有特别的限定，可以使用树脂多孔膜整体，可以使用例如聚合物、天然纤维、碳氢化合物纤维、玻璃纤维或陶瓷纤维的织物或无纺纤维。优选间隔件基材12A具有织物或无纺聚合物纤维，更优选具有聚合物织物或绒头织物或者是这样的织物或绒头织物。优选作为聚合物纤维的间隔件基材12A具有选自聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃(PO)或这样的聚烯烃的混合物的聚合物非电导性纤维。另外，间隔件基材12A为聚烯烃微多孔膜、无纺布、纸等，优选为聚烯烃微多孔膜(多孔质聚烯烃层)。作为多孔质聚烯烃层，可以利用聚乙烯、聚丙烯或它们的复合膜等。
无机层12B也被称为无机涂覆层，包含无机粒子和粘结剂。无机层12B的宽度大于正极活性物质层11B的宽度。换言之，无机层12B包含从正极基材11A侧观察，将正极活性物质层11B投影至无机层12B的全部区域。只要无机层12B的宽度大于正极基材11A的宽度，并没有特别的限定，从防止短路的观点出发，优选无机层12B的宽度比正极基材11A的宽度大1mm以上。
无机粒子没有特别的限定，优选由下述之中的一种以上的无机物单独或混合物或复合化合物构成。具体可以列举：氧化铁、SiO2、Al2O3、TiO2、BaTiO2、ZrO、氧化铝-二氧化硅复合氧化物等氧化物微粒；氮化铝、氮化硅等氮化物微粒；氟化钙、氟化钡、硫酸钡等难溶性的离子结晶微粒；硅、金刚石等共价键性结晶微粒；滑石、蒙脱石等粘土微粒；勃姆石、沸石、磷灰石、高岭土、莫来石、尖晶石、橄榄石、绢云母、膨润土、云母等矿物资源来源物质或它们的人造物；等。另外，也可以是用具有电绝缘性的材料(例如，构成上述的电绝缘性无机粒子的材料)将导电性微粒的表面进行表面处理，使其保持电绝缘性的微粒，所述导电性微粒包括金属微粒；SnO2、锡-铟氧化物(ITO)等氧化物微粒；炭黑、石墨等碳质微粒；等。优选无机粒子为SiO2、Al2O3、氧化铝-二氧化硅复合氧化物。
作为粘结剂，可以使用与正极11和负极13所具有的粘结剂相同的材料。作为粘结剂，优选在分子中具有酯键的化合物。具有酯键的粘结剂在热稳定性、成本方面优异。作为这样的具有酯键粘结剂，可以使用例如甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、聚醋酸乙烯酯等橡胶类、聚酯等熔点和/或玻璃转化温度为180℃以上的树脂等。
另外，作为与无机粒子混合的粘结剂，优选能够将无机粒子结合于正极基材11A、负极基材13A且不溶解于电解液，并且在锂离子二次电池的使用范围内电化学稳定的材料。
作为粘结剂，优选为选自以下的至少一种：聚偏氟乙烯(PVdF)；聚四氟乙烯等含氟树脂；苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)；丙烯酸类树脂(分子中具有酯键)；聚烯烃树脂；聚乙烯醇；聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等含氮树脂；纤维素与丙烯酰胺的交联聚合物；纤维素与壳聚糖吡咯烷酮羧酸酯的交联聚合物；以及用交联剂将作为多糖类高分子聚合物的壳聚糖、甲壳素等交联后的物质。
此外，间隔件基材12A和无机层12B可以由单一的层构成，也可以由多个层构成。
在此，对构成正极11的保护层11C进行说明。保护层11C以保护正极活性物质层11B免受从无机层12B的粘结剂溶出的成分影响的方式构成。所谓“保护”的含义如下：通过不与正极活性物质层11B接触或粘接，抑制从粘结剂溶出的成分在正极活性物质上直接与正极活性物质进行反应。
作为保护层11C的构成材料，可以使用例如科琴黑、乙炔黑、石墨、焦炭粉末等导电性材料，Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、MgO等无机粒子，聚酰亚胺粉末等有机粒子。
作为保护层11C的构成材料，从安全性、稳定性、易于处理程度等方面出发优选Al2O3粒子，从与箔状正极板的密合性、接合强度等观点出发，特别优选γ型氧化铝粒子。此外，保护层11C不包含正极活性物质。
作为保护层11C的上述粒子，可以使用一次粒径的中位值为1nm～2000nm的粒子。作为上述粒子，从与箔状正极板的密合性、接合强度的观点出发，优选一次粒径的中位值为1nm～200nm的粒子，更优选1nm～20nm的粒子。
作为与电绝缘性的上述粒子混合的粘结剂，可以使用聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等，从与箔状正极基材11A的密合性、接合强度的观点出发，优选使用PVDF。
保护层11C的厚度可以根据正极活性物质层11B的厚度适当改变。
保护层11C的厚度相对于正极活性物质层11B的厚度，优选为-14μm以上且+2μm以下，更优选为0μm以上且+1μm以下。
通过保护层11C的厚度相对于正极活性物质层11B的厚度为+2μm以下，在卷绕时在保护层11C附近的正极和负极的极间距离比其它部分变大的情况得到抑制。由此抑制产生极间距离宽的部分，由此能够抑制在高效率充放电时电流分布混乱，能够抑制引起不均匀的劣化。
通过保护层11C的厚度相对于正极活性物质层11B的厚度为-14μm以上，能够在正极活性物质层11B的侧面形成保护作用更充分的层。
如图5所示，优选从正极基材11A侧观察，将正极活性物质层11B投影至无机层12B时，在宽度方向的两侧露出无机层12B时，保护层11C覆盖正极活性物质层11B的宽度方向两侧的侧面11B1，更优选覆盖正极活性物质层11B的宽度方向两侧的侧面11B1全部。保护层11C覆盖正极活性物质层11B的宽度方向的侧面11B1全部时，正极活性物质层11B的侧面11B1未露出。
图5中示出的保护层11C的截面形状为近似L字状。换言之，保护层11C沿正极活性物质层11B的宽度方向的两侧面11B1延伸，并且沿正极基材11A与正极活性物质层11B相对的面朝外侧延伸。
继而，对本实施方式的非水电解质二次电池1的制造方法进行说明。
首先，对发电要素10进行说明。
<正极的制作>
混合正极活性物质、导电助剂和粘结剂，该混合物被加入到溶剂而混炼，形成正极合剂。将该正极合剂涂布于正极基材11A的至少一侧面并压缩成形。由此，进行在正极基材11A上形成正极活性物质层11B的准备。
接着，如图5～图7所示，以覆盖正极活性物质层11B的宽度方向的侧面11B1中的至少一个的方式涂布能够成为保护层11C的材料，并压缩成形。在本实施方式中，以覆盖正极活性物质层11B的宽度方向的两侧的侧面11B1的全部的方式涂布能够成为保护层11C的材料，并压缩成形。并且进行真空干燥。由此，如图6和图7所示，制作具有正极基材11A、正极活性物质层11B和保护层11C的正极11。
<负极的制作>
混合包含硬碳的负极活性物质和粘结剂，该混合物被加入到溶剂而混炼，形成负极合剂。将该负极合剂涂布于负极基材13A的至少一侧面，在干燥后压缩成形。由此，制作在负极基材13A上形成负极活性物质层13B的负极13。
<间隔件的制作>
对于间隔件12而言，制作间隔件基材12A，并且通过在间隔件基材12A上形成涂层剂来制作无机层12B。
具体而言，间隔件基材12A例如按照以下来制作。混合低密度聚乙烯和增塑剂，在前端安装有T-模头的挤出机中熔融混炼并形成片材。将该片材浸渍于二乙醚等溶剂中提取除去增塑剂，得到干燥且拉伸前的多孔膜。该多孔膜在加热的槽中沿二轴方向拉伸，随后进行热处理，由此制作间隔件基材12A。
无机层12B例如按照以下来制作。将氧化铝粒子等无机粒子、粘结剂、CMC等增稠剂混合于离子交换水等溶剂，进一步混合表面活性剂，形成涂层剂。在制作该无机层12B的工序中，优选使用具有酯键的粘结剂。
接着，利用例如凹版印刷法，在间隔件基材12A上涂布涂层剂并干燥。由此，制作形成有间隔件基材12A和形成于该间隔件基材12A上的无机层12B的间隔件12。此外，在间隔件基材12A的表面也可以进行改质处理。在该工序中，以无机层12B的宽度大于正极活性物质层11B的宽度的方式形成。
<发电要素(电极体)的制作>
接着，将正极11和负极13夹隔间隔件12进行卷绕。具体地，以负极活性物质层13B和间隔件基材12A相互面对的方式在负极13上配置间隔件12，以无机层12B和正极活性物质层11B相互面对的方式在间隔件12上配置正极11，且从正极基材11A侧观察，将正极活性物质层11B投影至无机层12B时，以在宽度方向的两侧露出无机层12B的方式进行配置。通过在该状态下进行卷绕，制作发电要素10。随后在正极和负极分别安装集电部。
<非水电解质二次电池的制作>
接着，将发电要素10配置于容器2的本体部2a的内部。发电要素10为多个时，例如将发电要素10的集电部电并联连接而配置于本体部2a的内部。接着，集电部分别被熔敷于盖部2b的外部垫片5内的外部端子21，盖部2b被安装于本体部2a。
接着，注入电解液。电解液没有特别的限定，例如，在碳酸亚丙酯(PC)：碳酸二甲酯(DMC)：碳酸甲乙酯(EMC)＝3∶2∶5(体积比)的混合溶剂中溶解LiPF6进行制备。其中，还可以添加公知的添加剂。通过以上的工序，制造图1～图7中示出的本实施方式的非水电解质二次电池1。
继而，对于本实施方式的非水电解质二次电池1的效果，与图17中示出的比较例的非水电解质二次电池进行比较并说明。
图17中示出的比较例的非水电解质二次电池在不具备保护层11C这一点上与图5中示出的本实施方式的非水电解质二次电池不同。若将比较例的非水电解质二次电池配置于高温、高压的环境下，从间隔件112的无机层112B溶出粘结剂，在正极活性物质层111B的宽度方向的侧面111B1集中地分解。此时，产生正极活性物质层111B内的局部劣化的区域等，由此牵连到比较例的非水电解质二次电池的电池性能降低。
另一方面，本实施方式的非水电解质二次电池1具备正极11、负极13和配置于该正极11和负极13之间的间隔件12，正极11具有正极基材11A、形成于正极基材11A上的正极活性物质层11B、和覆盖正极活性物质层11B的宽度方向的侧面11B1中的至少一个的保护层11C，负极13具有负极基材13A和形成于负极基材13A上的负极活性物质层13B，间隔件12具有与负极活性物质层13B相对的间隔件基材12A、和形成于间隔件基材12A上且与正极活性物质层11B相对并且包含粘结剂的无机层12B，无机层12B的宽度大于正极活性物质层11B的宽度，保护层11C以保护正极活性物质层11B免受从粘结剂溶出的成分影响的方式构成。
根据本实施方式的非水电解质二次电池1，构成间隔件12的粘结剂从间隔件12溶出并分解时，影响明显的区域是正极活性物质层11B的宽度方向的侧面11B1。在该区域的至少一部分形成保护正极活性物质层11B的保护层11C而免受从粘结剂溶出的成分的影响。因此，从间隔件12的无机层12B的粘结剂溶出的成分在保护层11C和正极基材11A上分解，能够抑制与正极活性物质的反应等。因此能够降低粘结剂溶出的影响，因此能够抑制非水电解质二次电池1的性能降低。
这样一来，对于本实施方式的非水电解质二次电池1而言，即使无机层12B的宽度大于正极活性物质层11B的宽度，也能够抑制性能降低。因此，本实施方式的非水电解质二次电池1可以作为4Ah以上的非水电解质二次电池适当使用。
另外，按照本实施方式，优选从正极基材11A侧观察，将正极活性物质层11B投影至无机层12B时，在宽度方向的两侧露出无机层12B时，保护层11C覆盖正极活性物质层11B的宽度方向两侧的侧面。由于在正极活性物质层11B的受到粘结剂的溶出和分解的影响较大的区域形成保护层11C，因此能够抑制非水电解质二次电池1的性能降低。
另外，在本实施方式的非水电解质二次电池1中，粘结剂为酯键键合的粘结剂的情况下效果特别明显。
下面，对本发明的实施方式1的变形例1～3的非水电解质二次电池进行说明。
变形例1～3的非水电解质二次电池基本上具备与上述的实施方式1的非水电解质二次电池相同的构成，但保护层11C的形状不同。
(变形例1)
如图8和图9所示，在变形例1的非水电解质二次电池中，保护层11C沿正极活性物质层11B的宽度方向的两侧面11B1的全部延伸。变形例1的情况能够降低保护层11C的涂布量。
(变形例2)
如图10～图12所示，在变形例2的非水电解质二次电池中，保护层11C的截面形状为近似Z字状。具体地，保护层11C沿正极活性物质层11B的宽度方向的两侧面11B1延伸，并且一端沿正极活性物质层11B与无机层12B相对的面朝内侧延伸，另一端沿正极基材11A与正极活性物质层11B相对的面朝外侧延伸。
如图11和图12所示，对于变形例2的非水电解质二次电池的制造方法而言，在正极基材11A上形成正极活性物质层11B后，在宽度方向，沿卷绕方向在从露出的正极基材11A跨越正极活性物质层11B的一部分的区域之上形成保护层11C。变形例2的情况能够容易地形成保护层11C。
(变形例3)
如图13和图14所示，在变形例3的非水电解质二次电池中，保护层11C的截面形状沿正极活性物质层11B的宽度方向的两侧面11B1延伸，并且一端沿正极活性物质层11B中的与无机层12B相对的面朝内侧延伸。变形例3的情况也能够容易地形成保护层11C。
(实施方式2)
对于本发明的实施方式2的非水电解质二次电池，参照图15和图16进行说明。实施方式2的非水电解质二次电池具备基本上与实施方式1的非水电解质二次电池1相同的构成，但在以下方面不同：从正极基材11A侧观察，将正极活性物质层11B投影至无机层12B时，仅在宽度方向的一侧露出无机层12B，保护层11C仅覆盖位于露出的无机层12B侧的正极活性物质层11B的宽度方向的侧面11B1。
具体地，无机层12B的宽度方向的一侧端从正极活性物质层11B的宽度方向的一侧端(侧面11B1)凸出，正极活性物质层11B的宽度方向的另一侧端(侧面11B2)和无机层12B的宽度方向的另一侧端位于同一平面上。在本实施方式中，正极基材11A、正极活性物质层11B、无机层12B、间隔件基材12A、负极活性物质层13B和负极基材13A的宽度方向的另一侧端位于同一平面上。
仅在位于正极活性物质层11B的宽度方向的一侧的侧面11B1形成保护层11C，在位于正极活性物质层11B的宽度方向的另一侧的侧面11B2未形成保护层11C。
本实施方式的非水电解质二次电池的制造方法基本上与实施方式1的非水电解质二次电池的制造方法相同，但是在制作正极11的工序和制作发电要素10的工序不同。
在制作正极11的工序中，形成仅覆盖位于一侧的正极活性物质层11B的宽度方向的侧面11B1的保护层11C。
在制作发电要素10的工序中，按照例如以下进行实施。在负极13上配置间隔件12，在该间隔件12上配置正极11，且从正极基材11A侧观察，将正极活性物质层11B投影至无机层12B时，以仅在宽度方向的一侧(仅在形成保护层11C一侧)露出无机层12B的方式进行配置。在此状态下，将正极11和负极13夹隔间隔件12进行卷绕。
按照以上说明，对于本实施方式的非水电解质二次电池而言，从正极基材11A侧观察，将正极活性物质层11B投影至无机层12B时，仅在宽度方向的一侧露出无机层12B，保护层11C仅覆盖位于露出的无机层12B侧(一侧)的正极活性物质层11B的宽度方向的侧面11B1。
从正极基材11A侧观察，将正极活性物质层11B投影至无机层12B时，在正极活性物质层11B中，位于未露出无机层12B的宽度方向的另一侧的侧面11B2难以受到粘结剂的溶出和分解的影响。根据本实施方式的非水电解质二次电池，在位于难以受到粘结剂的溶出和分解的影响的另一侧的侧面11B2未形成保护层11C，在正极活性物质层11B的受到粘结剂的溶出和分解的影响的区域形成有保护层11C。因此，能够抑制非水电解质二次电池的性能降低，并且能够降低保护层11C的形成区域。
在此，在实施方式1、其变形例和实施方式2中，作为蓄电元件例举非水电解质二次电池为例进行了说明，但本发明不限定于非水电解质二次电池，能够适用于例如电容器等蓄电元件。本发明作为非水电解质二次电池使用时，优选用于锂离子二次电池。本发明作为电容器使用时，优选用于锂离子电容器、超级电容器。另外，本发明不限于具有卷绕型的发电要素的蓄电元件，在具有层叠型的发电要素的蓄电元件中也能够适用。
也可以组合多个蓄电元件，构成蓄电池模块。
如上，对本发明的实施方式和实施例进行了说明，各实施方式和实施例的特征的适当组合也在最初进行设定。另外，应该认为本次公开的实施方式的所有方面是例示而并非限定性的内容。本发明的范围应该理解为包含并非上述的实施方式，而通过技术方案的范围表示的、与技术方案的范围等同的含意和范围内的全部改变。
符号说明
1非水电解质二次电池、2容器、2a本体部、2b盖部、3电解液、5外部垫片、10发电要素、11正极、11A正极基材、11B正极活性物质层、11B1、11B2侧面、11C保护层、12间隔件、12A间隔件基材、12B无机层、13负极、13A负极基材、13B负极活性物质层、21外部端子

Claims (15)

1.一种蓄电元件，其具备正极、负极和配置于所述正极和所述负极之间的间隔件，
所述正极具有正极基材、形成于所述正极基材上的正极活性物质层、和覆盖所述正极活性物质层的宽度方向上的侧面中的至少一个的保护层，
所述负极具有负极基材和形成于所述负极基材上的负极活性物质层，
所述间隔件具有与所述负极活性物质层相对的间隔件基材、和形成于所述间隔件基材上且与所述正极活性物质层相对并且包含粘结剂的无机层。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件，其中，所述无机层的宽度大于所述正极活性物质层的宽度，
所述保护层以保护所述正极活性物质层免受从所述粘结剂溶出的成分影响的方式构成。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，从所述正极基材侧观察，将所述正极活性物质层投影至所述无机层时，在宽度方向的两侧露出所述无机层，
所述保护层覆盖所述正极活性物质层的宽度方向两侧的侧面。
4.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，从所述正极基材侧观察，将所述正极活性物质层投影至所述无机层时，仅在宽度方向的一侧露出所述无机层，
所述保护层仅覆盖位于所述露出的无机层侧的所述正极活性物质层的宽度方向的侧面。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的蓄电元件，其特征在于，还存在电解液。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的蓄电元件，其中，所述电解液的溶剂由下述的非水溶剂中的至少一种以上构成：碳酸亚乙酯、碳酸丙二醇酯、碳酸亚丁酯、碳酸三氟亚丙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、环丁砜、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2-甲基-1，3-二氧戊环、二氧戊环、氟乙基甲基醚、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、乙二醇二丙酸酯、丙二醇二丙酸酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸二丙酯、甲基异丙基碳酸酯、乙基异丙基碳酸酯、二异丙基碳酸酯、碳酸二丁酯、乙腈、氟乙腈；乙氧基五氟环三磷腈、二乙氧基四氟环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈；磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三辛酯；硼酸三乙酯、硼酸三丁酯；N-甲基噁唑烷酮、N-乙基噁唑烷酮。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的蓄电元件，其中，所述粘结剂是酯键键合而成的粘结剂。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的蓄电元件，其中，所述粘结剂包含一种以上的选自甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、聚醋酸乙烯酯中的熔点和/或玻璃转化温度为180℃以上的树脂。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的蓄电元件，其中，所述粘结剂包含选自以下物质中的至少一种：聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯；苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)；分子中具有酯键的丙烯酸类树脂；聚烯烃树脂；聚乙烯醇；聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺；纤维素与丙烯酰胺的交联聚合物；纤维素与壳聚糖吡咯烷酮羧酸酯的交联聚合物；以及用交联剂将作为多糖类高分子聚合物的壳聚糖、甲壳素交联后的物质。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的蓄电元件，其中，所述保护层包含导电性材料，所述导电性材料包含选自科琴黑、乙炔黑、石墨、焦炭粉末中的一种以上。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的蓄电元件，其中，所述保护层包含无机粒子，所述无机粒子为Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2或MgO的粒子。
12.根据权利要求1～10中的任意一项所述的蓄电元件，其中，所述保护层包含有机粒子。
13.根据权利要求12所述的蓄电元件，所述有机粒子为聚酰亚胺粉末。
14.根据权利要求1～13中的任意一项所述的蓄电元件，其中，所述保护层包含选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺中的至少一种。
15.一种蓄电池模块，其包含权利要求1～14中的任意一项所述的蓄电元件。
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