CN104810503A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池(100)，具备正极集电体(221)、和涂敷于正极集电体(221)的至少含有正极活性物质的正极活性物质层(223)。而且，锂离子二次电池(100)具备被配置为与正极集电体(221)相对的负极集电体(241)、和涂敷于负极集电体(241)的至少含有负极活性物质的负极活性物质层(243)。另外，锂离子二次电池(100)，形成有以覆盖正极活性物质层(223)或负极活性物质层(243)的至少一方(在此为负极活性物质层(243))的方式层叠具有绝缘性的树脂粒子而成的多孔质的绝缘层(245)。而且，该锂离子二次电池(100)，在该绝缘层(245)的边缘具备树脂粒子熔融而成的熔融部(246)。

Description

二次电池
本申请是申请号为201180066156.4、发明名称为“二次电池和电极片的切断装置”、申请日为2011年1月28日、进入中国国家阶段日期为2013年7月26日的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及二次电池、和电极片的切断(切割)装置。
在此，本说明书中，所谓「二次电池」是指所有的能够反复充电的蓄电装置，是包括锂离子二次电池(lithium-ion secondary battery)、镍氢电池、镍镉电池等的所谓的蓄电池和双电层电容器等的蓄电元件的用语。
另外，本说明书中，所谓「锂离子二次电池」，是指利用锂离子作为电解质离子，通过在正负极间的与锂离子相伴的电荷的移动来实现充放电的二次电池。一般被称为「锂二次电池」的电池包含于本说明书中的锂离子二次电池中。
背景技术
关于这样的二次电池，例如，专利文献1公开了具备在从正极和负极中选择的至少1个电极的表面粘接的多孔质电子绝缘层的二次电池。在此，多孔质电子绝缘层，含有微粒填料和树脂粘结剂，微粒填料是包含多个一次粒子连结固着而成的不定形粒子的粒子。在此，微粒填料可例举氧化钛(Titania)、氧化铝(Alumina)、氧化锆(Zirconia)、氧化钨。
另外，专利文献2公开了在正极和/或负极的表面具有用于将正极和负极隔离的多孔性隔离件的非水电解质二次电池。在此，隔离件含有交联树脂，具有充分的强度和对非水电解液的抗性。作为交联树脂，可例举从聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、共聚聚烯烃、聚烯烃衍生物(聚氯乙烯等)、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸树脂[聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯等的聚(甲基)丙烯酸烷基酯及其衍生物]、聚亚烷基氧化物[聚环氧乙烷(PEO)等]、氟树脂[聚偏二氟乙烯(PVDF)等]、和它们的衍生物中选择的至少1种树脂、尿素树脂、聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等的交联物。
另外，专利文献2中记载了：隔离件，为了提高其强度，也可以含有各种无机微粒。作为无机微粒，只要是电化学稳定并具有电绝缘性的无机微粒就没有特别限制，可例举氧化铁、SiO2(二氧化硅)、Al2O3(氧化铝)、TiO2、BaTiO3等氧化物粉末；氮化铝、氮化硅等氮化物粉末；硅、金刚石等共价结晶粉末；硫酸钡、氟化钙、氟化钡等的难溶性离子结晶粉末；蒙脱石(Montmorillonite)；等等。
另外，专利文献2中公开了：为了使电池具有关闭(shutdown)特性，使隔离件含有聚烯烃微粒等的、在80～150℃熔融的微粒。另外，作为构成这样的微粒的树脂，可列举例如PE、共聚聚烯烃、聚烯烃衍生物(聚氯乙烯等)、聚烯烃蜡、石油蜡、巴西棕榈蜡等的微粒。另外，作为共聚聚烯烃，可例示乙烯-乙烯基单体共聚物，更具体地例示出乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸共聚物(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物等)等。
另外，专利文献3中公开了：将电极活性物质与粘合剂混合，调制电极形成用涂敷液，将该涂敷液涂敷于集电体后，使涂敷液干燥，形成在集电体上形成了含活性物质层的片状电极。另外公开了：片状电极其后被轧制，并被切断为规定的尺寸。专利文献3中提出了一种切条机(Slitter)装置，其在切断片状电极时，能够充分抑制集电体的切割屑熔合于上刃侧面，并且充分抑制集电体的切断面产生飞边。
在先技术文献
专利文献1：国际公开第05/078828号
专利文献2:日本国专利申请公开2010-170770号公报
专利文献3:日本国专利申请公开2006-7404号公报
发明内容
本发明人考虑到：作为绝缘层，例如将聚乙烯之类的具有绝缘性的树脂粒子层叠于正极和/或负极的活性物质层。而且考虑到：将形成有该活性物质层和绝缘层的集电箔切断为规定的尺寸，得到在活性物质层上层叠了绝缘层的电极。考虑到：该绝缘层，例如将树脂粒子彼此采用粘合剂接合。
此外考虑到：在制造工序中，准备宽度大的集电体的母板，依次形成活性物质层、绝缘层，其后，切断为规定尺寸。此时，若该绝缘层原样地被切断，则可以认为树脂粒子彼此的接合被分开，会引起部分性地剥离的情况。
另外，不仅制造阶段，若在电极片的边缘，层叠树脂粒子的绝缘层的边缘露出，则绝缘层容易从该绝缘层的边缘剥离，会成为在二次电池内产生异物的主要因素。
本发明的一个方式涉及的二次电池，具备：正极集电体；正极活性物质层，其被保持在正极集电体上，至少含有正极活性物质；负极集电体，其被配置为与正极集电体相对；和负极活性物质层，其被保持在负极集电体上，至少含有负极活性物质。该二次电池还具备多孔质的绝缘层，所述多孔质的绝缘层是以覆盖正极活性物质层或负极活性物质层的至少一方的方式层叠具有绝缘性的树脂粒子而成的层。而且在该绝缘层的边缘，形成有树脂粒子熔融而成的熔融部。
根据该二次电池，在绝缘层的边缘形成有树脂粒子熔融而成的熔融部，因此绝缘层的边缘牢固。因此，树脂粒子的脱落被抑制为较少，该绝缘层难以剥离。绝缘层的边缘可以具有切断痕。另外，绝缘层也可以层叠于负极活性物质层上。若绝缘层覆盖正极活性物质层，则会阻碍参与电池的反应的电解质从正极活性物质层。因此，优选绝缘层层叠于负极活性物质层上。
例如，绝缘层可以含有具有绝缘性的无机填料和/或橡胶粒子。另外，例如，也可以负极活性物质层的宽度比正极活性物质层宽，并且，与正极活性物质层相对地配置，绝缘层层叠在与正极活性物质层相对的一侧的、负极活性物质层上。该情况下，由于负极活性物质层的宽度比正极活性物质层宽，因此即使使层叠于负极活性物质层的绝缘层的边缘熔融，负极活性物质层也能与正极活性物质层相对，因此不会损害正极活性物质层的功能。
另外，本发明涉及的二次电池的制造方法中，包括：准备电极片的工序；使绝缘层熔融的熔融工序；和将电极片切断的切断工序。详细地讲，在准备电极片的工序中，准备下述电极片，所述电极片具备：集电体、形成于集电体的表面并含有电极活性物质的活性物质层、和以覆盖该活性物质层的方式层叠具有绝缘性的树脂粒子而成的多孔质的绝缘层。接着，在熔融工序中，沿着预定的线熔融绝缘层。而且，在切断工序中，沿着通过熔融工序使绝缘层熔融而成的线切断电极片。根据该二次电池的制造方法，在将电极片切断之前，在待切断的部分，绝缘层熔融了。因此，在切断工序中，绝缘层难以部分性地剥离。
在该二次电池的制造方法中，例如，在熔融工序中，优选通过对绝缘层照射激光来使绝缘层熔融。绝缘层熔融了的部分，例如电解液能通过的空隙少。因此，可以认为该部分会阻碍应实质地参与电池的反应的活性物质层的作用。与此相对，在熔融工序中，通过照射激光使绝缘层熔融，能够将使绝缘层熔融的宽度更适当地控制得较细。因此，能够减小活性物质层的作用被阻碍的程度。另外，作为激光优选的一个方式是例如CO2激光。CO2激光具有树脂(例如聚乙烯)容易吸收能量的波长(大约10.6μm)。因此，CO2激光适合于使树脂粒子熔融，能够使树脂粒子高效率地熔融。另外，在熔融工序与切断工序之间，也可以具有冷却电极片的冷却工序。由此，能够使在熔融工序中熔融了的树脂在切断工序之前更切实地固化。由此，能够缩短熔融工序与切断工序之间的生产节拍(takt time)。
另外，电极片的切断装置，具备：加热器，其被配置为沿着预定的线加热电极片；和刀具，其被配置为将由加热器加热了的电极片沿着线切断。该情况下，例如，在对在集电体上形成有活性物质层、在该活性物质层上形成有层叠树脂粒子而成的绝缘层的电极片进行切断的情况下，能够将绝缘层熔融后进行切断。
另外，该情况下，加热器优选是例如对电极片照射激光的激光装置。进而，优选激光是例如CO2激光。另外，电极片的切断装置也可以具备运送装置，所述运送装置沿着预定的运送路径运送电极片。该情况下，优选在加热器和刀具沿着运送路径被固定地配置的情况下，具备相对于加热器和刀具调整电极片位置的位置调整机构。
另外，也可以：电极片是带状的片，运送装置是沿着运送路径连续地运送该电极片的装置。该情况下，优选：运送装置具备多个支持并且运送电极片的引导辊。而且，优选：在从电极片被该引导辊支持的部位向运送方向下游侧偏移了的位置上配置有加热器，使得电极片被加热。由此，能够防止熔融树脂向引导辊附着。该情况下，加热器从电极片被引导辊支持的部位向运送方向下游侧偏移1mm以上10mm以下的范围。
另外，也可以具备在由加热器加热后、由刀具切断前冷却所述电极片的冷却装置。由此能够缩短生产节拍。该情况下，冷却装置可以是向电极片喷吹空气的送风机。另外，冷却装置也可以具备被推压触碰到电极片的金属辊、和将该金属辊冷却的冷却部。
附图说明
图1是表示锂离子二次电池的结构的一例的图。
图2是表示锂离子二次电池的卷绕电极体的图。
图3是表示图2中的III-III截面的截面图。
图4是模式地表示锂离子二次电池的充电时的状态的图。
图5是模式地表示锂离子二次电池的放电时的状态的图。
图6是表示在本发明的一实施方式涉及的二次电池中，在集电体上形成了活性物质层和绝缘层的状态的平面图。
图7是本发明的一实施方式涉及的二次电池中的负极片的截面图。
图8是表示本发明的一实施方式涉及的二次电池的制造方法中的熔融工序和切断工序的平面图。
图9是表示本发明的一实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
图10是表示本发明的另外的实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
图11是表示本发明的另外的实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
图12是表示本发明的另外的实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
图13是表示本发明的一实施方式涉及的电极片的截面的模式图。
图14是表示本发明的一实施方式涉及的电极片的截面的模式图。
图15是本发明的一实施方式涉及的电极片的平面图。
图16是表示图15的A-A截面的截面图。
图17是本发明的另外的实施方式涉及的电极片的平面图。
图18是表示图17的A-A截面的截面图。
图19是表示被切取图17所示的电极片的母板的图。
图20是表示本发明的一实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
图21是表示本发明的另外的实施方式涉及的二次电池的制造方法中的冷却工序的平面图。
图22是表示本发明的另外的实施方式涉及的二次电池的制造方法中的冷却工序的平面图。
图23是表示搭载有锂离子二次电池的车辆的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的一实施方式涉及的二次电池和二次电池的制造方法。再者，起到相同作用的部件、部位适当地附带了相同的附图标记。另外，各图为模式地绘制，不一定反映实物。
《锂离子二次电池100的结构》
图1表示作为本发明的一实施方式涉及的二次电池的锂离子二次电池100。锂离子二次电池100，如图1所示，具备卷绕电极体200、电池壳体300和电解液(省略图示)。另外，图2是表示卷绕电极体200的图。图3表示图2中的III-III截面。在该实施方式中，卷绕电极体200中，如图2所示，带状的正极片220和带状的负极片240被重叠并且被卷绕着。
《正极片220》
正极片220具有正极集电体221和正极活性物质层223。正极集电体221可优选使用适合于正极的金属箔。在该实施方式中，正极集电体221使用了具有规定的宽度、厚度约10μm的带状的铝箔。正极活性物质层223，被保持于正极集电体221上，至少含有正极活性物质。在该实施方式中，正极活性物质层223是含有正极活性物质的正极合剂涂敷于正极集电体221而成的层。在该实施方式中，沿着正极集电体221的宽度方向一侧的边缘部设定有未涂敷部222。正极活性物质层223，形成于将设定于正极集电体221的未涂敷部222除外的、正极集电体221的两面。
《正极活性物质》
正极活性物质层223中所含的正极活性物质，可以使用被用作为锂离子二次电池的正极活性物质的物质。列举正极活性物质的例子，可例举LiNiCoMnO2(锂镍钴锰复合氧化物)、LiNiO2(镍酸锂)、LiCoO2(钴酸锂)、LiMn2O4(锰酸锂)、LiFePO4(磷酸铁锂)等的锂过渡金属氧化物。在此，LiMn2O4例如具有尖晶石结构。另外，LiNiO2、LiCoO2具有层状的岩盐结构。另外，LiFePO4例如具有橄榄石结构。橄榄石结构的LiFePO4例如有纳米级的粒子。另外，橄榄石结构的LiFePO4可进一步由碳膜被覆。
《导电材料》
在正极活性物质层223中，除了正极活性物质以外，可根据需要含有导电材料、粘合剂(粘结剂)等的任意成分。作为导电材料，例如，可例示碳粉末、碳纤维等碳材料。可以单独使用选自这样的导电材料中的一种，也可以并用两种以上。作为碳粉末，可使用各种的炭黑(例如，乙炔黑、油炉黑、石墨化炭黑、炭黑、石墨、科琴炭黑)、石墨粉末等碳粉末。
《粘合剂、增粘剂、溶剂》
另外，作为粘合剂，可使用能够在使用的溶剂中溶解或分散的聚合物。例如，在使用水性溶剂的正极合剂中，可优选采用：羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)等的纤维素系聚合物(例如，聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)等)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等的氟系树脂(例如，醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)等)、丙烯酸改性SBR树脂(SBR系乳胶)等的橡胶类；等等的水溶性或水分散性聚合物。另外，在使用非水溶剂的正极合剂中，可优选采用聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等聚合物。再者，上述例示的聚合物材料，除了作为粘合剂的功能以外，也能够以发挥作为上述组合物的增粘剂等添加剂的功能的目的使用。作为溶剂，水性溶剂和非水溶剂都能够使用。作为非水溶剂的合适例，可列举N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
《正极活性物质层223的厚度》
在该实施方式中，正极活性物质层223的平均的厚度t1，每一面为27μm左右。该正极活性物质层223的厚度t1，优选例如以正极片220的未涂敷部222为基准进行测定。
《负极片240》
负极片240具备负极集电体241、负极活性物质层243和绝缘层245。负极集电体241可优选使用适合于正极的金属箔。在该实施方式中，该负极集电体241使用了具有规定的宽度、厚度约10μm的带状的铜箔。负极活性物质层243被保持于负极集电体241，至少含有负极活性物质。在该实施方式中，负极活性物质层243是含有负极活性物质的负极合剂涂敷于负极集电体241而成的层。在负极集电体241的宽度方向一侧，沿着边缘部设定有未涂敷部242。负极活性物质层243，形成于将设定于负极集电体241的未涂敷部242除外的、负极集电体241的两面。
《负极活性物质》
负极活性物质层243中所含的负极活性物质，能够没有特别限定地使用自以往在锂离子二次电池中所使用的材料的一种或两种以上。例如，可例举在至少一部分中包含石墨结构(层状结构)的粒子状的碳材料(碳粒子)。更具体地讲，能够使用所谓的石墨质(石墨)、难石墨化碳质(硬碳)、易石墨化碳质(软碳)、将它们组合了的碳材料。例如，能够使用天然石墨之类的石墨粒子。另外，对于负极合剂，为了维持负极活性物质的分散，在负极合剂中混有适量的增粘剂。在负极合剂中，能够使用与正极合剂中所使用的物质同样的增粘剂、粘合剂、导电材料。
《负极活性物质层243的厚度》
在该实施方式中，负极活性物质层243的平均的厚度t2，每一面为35μm左右。该负极活性物质层243的厚度t2，优选例如在形成负极活性物质层243后，以负极片240的未涂敷部242为基准来测定。
《绝缘层245》
绝缘层245，在该实施方式中，是以覆盖负极活性物质层的方式，层叠具有绝缘性的树脂粒子而成的多孔质的层。绝缘层245中所使用的树脂粒子，优选为热塑性树脂的粒子，例如，可使用聚乙烯、聚丙烯、源于乙烯的结构单元为85mol％以上的共聚聚烯烃或聚烯烃球动体等。另外，树脂粒子，可以以适当的比例混合多种不同的热塑性树脂的粒子。另外，树脂粒子，也可以以适当的比例添加无机填料和/或橡胶等具有绝缘性的材料。在该实施方式中，树脂粒子使用了聚乙烯。树脂粒子例如优选用粘合剂粘结。该粘合剂能够使用例如与在正极活性物质层或负极活性物质层中所使用的粘合剂同样的粘合剂。
树脂粒子的粒径，优选在使其层叠了时在粒子间形成适当的间隙，以使得形成电解液能够充分流通的程度的多孔质的层。因此，树脂粒子的粒径，例如为约1μm～10μm左右。更优选为约1μm～3μm。再者，在此，粒径采用了由采用基于光散射法的粒度分布测定器测定的粒度分布求出的中值径(d50)。
《绝缘层245的厚度》
在该实施方式中，绝缘层245的平均的厚度t3，每一面为25μm左右。该绝缘层245的厚度t3，例如，优选：在形成绝缘层245后，以负极片240的未涂敷部242为基准，测定负极活性物质层243与绝缘层245合计的厚度t4，通过与上述的负极活性物质层243的厚度t2的差量(t3＝t4-t2)算出。
该绝缘层245中，如上述那样树脂粒子层叠着。在电池内部的温度异常地增高时，在规定的温度下树脂粒子熔融，在负极活性物质层243的表面形成隔断电解液流通的膜。由此，能够在电池内使反应降低(将这样的功能适当地称为「关闭」。)。
《熔融部246》
另外，在该实施方式中，在绝缘层245的边缘形成有熔融部246。熔融部246，是形成绝缘层245的树脂粒子熔融而成的部分。根据该锂离子二次电池100，由于在绝缘层245的边缘形成有树脂粒子熔融的熔融部246，因此绝缘层245的边缘牢固地固结，绝缘层245难以从该边缘剥离。在图2和图3所示的例子中，负极活性物质层243的宽度b1(不包括熔融部246)比正极活性物质层223的宽度a1稍大。
《卷绕电极体200》
在该例子中，正极片220和负极片240，如图2所示，使长度方向一致地重叠着。此时，正极活性物质层223和负极活性物质层243被重叠。另外，被重叠为在正极片220和负极片240的宽度方向上，正极片220的未涂敷部222和负极片240的未涂敷部242相互向相反侧伸出。另外，负极活性物质层243的宽度b1，比正极活性物质层223的宽度a1稍大，负极活性物质层243以覆盖正极活性物质层223的方式被重叠。所重叠的片材(例如，正极片220)，绕在该板材的宽度方向上设定的卷绕轴卷绕，卷绕后，维持着负极活性物质层243覆盖正极活性物质层223的状态。再者，图2表示将正极片220和负极片240卷绕、并变形为扁平的卷绕电极体200的一部分展开的状态。
在该卷绕电极体200中，如图1～图3所示，由覆盖负极活性物质层243的绝缘层245将正极活性物质层223和负极活性物质层243物理性地隔开，并且，保持了正极活性物质层223与负极活性物质层243之间的电绝缘。换言之，该绝缘层245，将正极活性物质层223和负极活性物质层243物理且电学隔开，并且能够作为容许电解质往来的隔板发挥功能。因此，在该实施方式中，在正极片220与负极片240之间没有另行配置隔板。
《电池壳体300》
另外，在该例子中，电池壳体300，如图1所示，是所谓的方形(角型)的电池壳体，具备容器主体320和盖体340。容器主体320是具备有底四角筒状、一侧面(上面)开口的扁平的箱型的容器。盖体340是被安装于该容器主体320的开口(上面的开口)，堵塞该开口的部件。
车载用的二次电池，为了提高车辆的燃料经济性，希望提高重量能量效率(每单位重量的电池的容量)。因此，在该实施方式中，构成电池壳体300的容器主体320和盖体340采用了铝、铝合金等的轻质金属。由此，能够提高重量能量效率。
该电池壳体300，作为收容卷绕电极体200的空间具有扁平的矩形的内部空间。另外，如图1所示，该电池壳体300的扁平的内部空间，横向宽度比卷绕电极体200稍大。在该实施方式中，在电池壳体300的内部空间中收容了卷绕电极体200。卷绕电极体200，如图1所示，以在与卷绕轴正交的一个方向上变形为扁平的状态收容于电池壳体300中。
在该实施方式中，电池壳体300具备有底四角筒状的容器主体320、和将容器主体320的开口堵塞的盖体340。另外，电池壳体300的盖体340上安装有电极端子420、440。电极端子420、440贯穿电池壳体300(盖体340)而向电池壳体300的外部伸出。另外，在盖体340上设有安全阀360。
在该例子中，在电池壳体300(在该例子中为盖体340)上安装有电极端子420、440。卷绕电极体200被安装于所述电极端子420、440。卷绕电极体200，以在与卷绕轴正交的一个方向上被压弯为扁平的状态收容于电池壳体300中。另外，在卷绕电极体200的卷绕轴方向的两侧，正极片220的未涂敷部222和负极片240的未涂敷部242相互向相反侧伸出。其中，一方电极端子420被固定于正极集电体221的未涂敷部222，另一方电极端子440被固定(例如焊接)于负极集电体241的未涂敷部242。
另外，该卷绕电极体200，以被压弯为扁平的状态，被安装在固定于盖体340的电极端子420、440。该卷绕电极体200，被收容于容器主体320的扁平的内部空间中。容器主体320，在收容了卷绕电极体200后，由盖体340堵塞。盖体340与容器主体320的接缝322(参照图1)，例如，通过激光焊接而被焊接、密封。这样，在该例子中，卷绕电极体200，通过固定于盖体340(电池壳体300)的电极端子420、440而被定位于电池壳体300内。
《电解液》
其后，从设于盖体340的注液孔向电池壳体300内注入电解液。电解液使用了不以水为溶剂的、所谓的非水电解液。在该例子中，电解液使用了：在碳酸亚乙酯与碳酸二乙酯的混合溶剂(例如，体积比1：1左右的混合溶剂)中，以约1mol/升的浓度含有LiPF6的电解液。其后，在注液孔安装(例如焊接)金属制的密封帽，将电池壳体300密封。再者，作为电解液，不限于所述实施例，能够使用自以往在锂离子二次电池中所使用的非水电解液。
《孔隙》
在此，正极活性物质层223，例如，在正极活性物质与导电材料的粒子间等具有也被称为空洞的微小的间隙。电解液(省略图示)会浸入到该正极活性物质层223的微小的间隙中。另外，负极活性物质层243，例如，在负极活性物质的粒子间等具有也被称为空洞的微小的间隙。另外，以覆盖负极活性物质层243的方式形成的绝缘层245中，树脂粒子层叠着，具有电解液能渗入的也被称为空洞的微小的间隙。在此，将该间隙(空洞)适当称为「孔隙」。这样，在锂离子二次电池100的内部，电解液渗到正极活性物质层223和负极活性物质层243中。
《排气路径》
另外，在该例子中，该电池壳体300的扁平的内部空间，比变形为扁平的卷绕电极体200稍大。在卷绕电极体200的两侧，在卷绕电极体200与电池壳体300之间设有间隙310、312。该间隙310、312成为排气路径。
该构成的锂离子二次电池100，在产生过充电的情况下温度变高。若锂离子二次电池100的温度变高，则电解液被分解，产生气体。产生的气体，通过卷绕电极体200的两侧的卷绕电极体200与电池壳体300的间隙310、312、以及安全阀360，被顺畅地排出到外部。在该锂离子二次电池100中，正极集电体221和负极集电体241，通过贯穿电池壳体300的电极端子420、440与外部的装置电连接。以下说明充电时和放电时的锂离子二次电池100的动作。
《充电时的动作》
图4模式地表示该锂离子二次电池100的充电时的状态。在充电时，如图4所示，锂离子二次电池100的电极端子420、440(参照图1)与充电器290连接。通过充电器290的作用，在充电时，锂离子(Li)从正极活性物质层223中的正极活性物质向电解液280释放。另外，从正极活性物质层223释放出电荷。所释放出的电荷，如图4所示，通过导电材料(省略图示)被送至正极集电体221，进而通过充电器290被送向负极240。另外，在负极240，电荷被蓄积，同时电解液280中的锂离子(Li)被负极活性物质层243中的负极活性物质吸收且被贮藏。
《放电时的动作》
图5模式地表示该锂离子二次电池100的放电时的状态。在放电时，如图5所示，从负极240向正极220输送电荷，同时贮藏于负极活性物质层243中的锂离子(Li离子)被释放到电解液280中。另外，在正极，电解液280中的锂离子(Li)被纳入到正极活性物质层223中的正极活性物质中。
这样，在锂离子二次电池100的充放电中，锂离子(Li)通过电解液280在正极活性物质层223与负极活性物质层243之间往来。另外，在充电时，电荷从正极活性物质通过导电材料被送至正极集电体221中。与此相对，在放电时，电荷从正极集电体221通过导电材料返回到正极活性物质中。
《锂离子二次电池100》
如上所述，该锂离子二次电池100，如图1和图2所示，具备：正极集电体221；和涂敷于正极集电体221，至少含有正极活性物质的正极活性物质层223。而且，锂离子二次电池100，具备：被配置为与正极集电体221相对的负极集电体241；和涂敷于负极集电体241，至少含有负极活性物质的负极活性物质层243。另外，锂离子二次电池100，如图3所示，形成有：以覆盖正极活性物质层223或负极活性物质层243的至少一方(在图3所示的例子中，为负极活性物质层243)的方式，层叠具有绝缘性的树脂粒子而成的多孔质的绝缘层245。而且，该锂离子二次电池100，在该绝缘层245的边缘具有树脂粒子熔融而成的熔融部246。
在该锂离子二次电池100中，通过覆盖负极活性物质层243的绝缘层245，将正极活性物质层223和负极活性物质层243物理性地隔开。另外，通过该绝缘层245，保持了正极活性物质层223和负极活性物质层243的电绝缘。另外，绝缘层245容许电解液280在正极活性物质层223与负极活性物质层243之间流通。另外，绝缘层245，在电池内部的温度异常地增高时，通过在规定的温度下树脂粒子熔融而形成膜。该膜隔断电解液的流通，因此电池的反应被抑制。这样，绝缘层245具有在电池内部的温度异常地增高时抑制电池的反应的所谓的关闭功能。
特别是在该实施方式中，在正极片220与负极片240之间没有另行配置隔板。因此，因绝缘层245的一部分剥离而具有不能保持正极活性物质层223与负极活性物质层243的电绝缘、锂离子二次电池100不能作为电池发挥功能的可能性。
与此相对，该锂离子二次电池100中，在绝缘层245的边缘形成有树脂粒子熔融而成的熔融部246。在该熔融部246，熔融的树脂粒子的一部分与负极活性物质层243和/或周围的树脂粒子结合。因此，熔融部246，与负极活性物质层243和将熔融部246除外的绝缘层245的接合力强。另外，由于绝缘层245的边缘牢固，因此在该绝缘层245的边缘，绝缘层245难以剥离。另外，由于树脂粒子难以从绝缘层245的边缘脱落，因此能够抑制：树脂粒子从绝缘层245的边缘脱落，锂离子二次电池100内产生异物。
再者，在该实施方式中，在负极片240的设有未涂敷部242的一侧，绝缘层245的边缘没有熔融，在其以外的部分，绝缘层245的边缘熔融了。形成有该熔融部246的部位，如后所述，可以是在制造负极片240的过程中，负极片240被切断的部位。在形成绝缘层245的情况下，通过以覆盖负极活性物质层243的方式层叠具有绝缘性的树脂粒子来形成多孔质的绝缘层245。但是，当只单纯地形成了这样的多孔质的绝缘层245时，存在在切断负极片240时，在该切断部位树脂粒子脱落、或绝缘层245从该切断部位剥离的情况。因此，在切割形成有该绝缘层245的负极片240的情况下，优选：在切割负极片240之前，在该切断部位使绝缘层245的树脂粒子熔融。以下说明本发明的一实施方式涉及的二次电池的制造方法。
《二次电池的制造方法》
以下说明本发明的一实施方式涉及的二次电池的制造方法和电极片的切断装置。在该实施方式中，二次电池的制造方法包括：准备电极片的工序、熔融工序、和切断工序。该二次电池的制造方法，例如，能够应用于制造上述的锂离子二次电池100(参照图1)之中的负极片240的工序。以下列举上述的锂离子二次电池100的负极片240为例，说明本发明的一实施方式涉及的二次电池的制造方法和电极片的切断装置。图6是在准备电极片的工序中准备的阶段下的电极片(负极片240)的平面图。
《准备电极片的工序》
在准备电极片的工序中所准备的电极片10A，如图6所示，具有：集电体10(负极集电体241的母集电体)、活性物质层(负极活性物质层243)、和绝缘层(绝缘层245)。在此，电极片10A意指被切取多个负极片240的母板。另外，集电体10意指能被切取多个的负极片240的负极集电体241的集电体。
在该实施方式中，集电体10为铜箔，负极活性物质层243形成于该负极集电体241的表面。绝缘层245覆盖该负极活性物质层243(活性物质层)，具有绝缘性的树脂粒子层叠着。在此，本发明人考虑到如图6所示那样从集电体10(母板)得到多个负极片240。
在图6所示的形态中，对于宽度大的带状的集电体10(母板)，在宽度方向空出规定的间隔，涂敷了多列(图6所示的例中为3列)的活性物质层243(a)～(c)。另外，在图6所示的形态中，在集电体10(母板)的宽度方向的两侧、以及活性物质层243(a)～(c)之间，设有未涂敷部242(a)～(d)。活性物质层243(a)～(c)沿着集电体10(母板)的长度方向涂敷。而且，在该实施方式中，如图6所示，在活性物质层243(a)～(c)上分别形成有绝缘层245(a)～(c)。绝缘层245(a)～(c)分别覆盖着活性物质层243(a)～(c)。再者，本说明书中，附图标记所附带的括号内的字母是为了区别由该附图标记所表示的多个的部件或部位而附带的。
活性物质层243(a)～(c)，例如，准备将上述的电极活性物质(正极活性物质、负极活性物质)、导电材料、粘合剂、增粘剂等在溶剂中混合而成的电极合剂(合剂准备工序)。接着，将在该合剂准备工序中所准备的电极合剂涂敷于集电体10(涂敷工序)。该涂敷工序能够使用以往公知的适当的涂敷装置、例如缝涂机、模涂机、逗点涂敷机、凹版辊涂敷机等。在该实施方式中，如图6所示，使用了长条带状的集电体10(母板)。因此，优选一边运送集电体10，一边在所运送的集电体10的规定位置连续涂敷电极合剂。
接着，使在该涂敷工序中涂敷于集电体10的电极合剂干燥(干燥工序)。在该干燥工序中，优选向被设定于规定的干燥条件的干燥炉运送集电体10。此时，为了防止在电极合剂中产生迁移，优选设定适当的干燥条件。接着，将在该干燥工序中干燥了的正极活性物质层223、负极活性物质层243在厚度方向上压制(轧制工序)。在该轧制工序中，能适当采用以往公知的辊压法、平板压制法等。这样，能够在集电体10上形成规定的活性物质层243(a)～(c)。
绝缘层245(a)～(c)，以覆盖活性物质层243(a)～(c)的方式形成。绝缘层245(a)～(c)是层叠树脂粒子而成的多孔质的层。绝缘层245(a)～(c)的制造方法，例如，优选：准备使树脂粒子分散于溶剂中而成的浆液，将该浆液在活性物质层243(a)～(c)上以规定的厚度涂敷，其后使其干燥。此时，将该浆液在活性物质层243(a)～(c)上以规定的厚度涂敷的工序中，优选将浆液采用照相凹版印刷技术进行涂敷。另外，绝缘层245(a)～(c)也可以进行轧制使得达到规定的厚度。图7示出在电极片10A上涂敷活性物质层243(a)～(c)和绝缘层245(a)～(c)的部位的截面。该电极片10A，如图7所示，在集电体10的两面涂敷有活性物质层243(a)～(c)和绝缘层245(a)～(c)。
该情况下，在活性物质层243(a)～(c)的宽度方向的中间、和活性物质层243(a)～(c)间的未涂敷部的中间，设有切割线z1～z5。通过沿着该切割线z1～z5切断集电体10(母板)，能够将在宽度方向的一侧具有未涂敷部的电极片(在此为负极片240(a)～(f))在宽度方向上切取多个(图6所示的例中为6个)。其中，在活性物质层243(a)～(c)之间的未涂敷部的中间设定的切割线z2、z4，由于集电体10露出来，因此可以单纯地采用刀具(也可称为切条机)切断。
与此相对，在活性物质层243(a)～(c)上，以覆盖活性物质层243(a)～(c)的方式形成有树脂粒子层叠而成的绝缘层245(a)～(c)。因此，在沿着在活性物质层243(a)～(c)的宽度方向的中间设定的切割线z1、z3、z5切断时，若单纯地采用刀具切断，则形成绝缘层245(a)～(c)的树脂粒子的一部分脱落。另外，根据情况也有时绝缘层245(a)～(c)的一部分剥离。熔融工序，在沿着形成有绝缘层245(a)～(c)的活性物质层243(a)～(c)的宽度方向的中间的切割线z1、z3、z5切断的工序中成为必要。
图8是表示将电极片的绝缘层熔融的工序和切断的工序的平面图。在该实施方式中，虽然图示省略，但沿着在活性物质层243(a)～(c)之间的未涂敷部的中间设定的切割线z2、z4，切断电极片10A。其后，如图8所示，将所切断的电极片10A(a)～(c)供给到熔融工序(S1)、切断工序(S2)。
在该实施方式中，电极片10A(a)～(c)，由运送装置40(参照图9)沿着所预定的运送路径运送。加热器20和刀具30，在该运送路径上固定地配置。在该实施方式中，电极片10A(a)～(c)为带状的片，运送装置40是将该电极片10A(a)～(c)沿着运送路径连续地运送的装置。在该实施方式中，运送装置40具备多个支持并且运送电极片10A(a)～(c)的引导辊41、42(参照图9)。
《熔融工序(Sm)》
熔融工序是使在准备电极片的工序中所准备的电极片10A(a)、10A(b)、10A(c)的绝缘层245(a)～(c)沿着所预定的线z1、z3、z5熔融的工序。
在该熔融工序中，优选：根据将绝缘层245(a)～(c)在切断工序中由刀具30(a)～(c)切割的宽度，以例如0.1mm～5.0mm左右的宽度(例如，0.5mm～1.5mm左右的宽度)熔融绝缘层245(a)～(c)。因此，在该实施方式中，熔融工序通过对绝缘层245(a)～(c)照射激光20A(a)～(c)来使绝缘层245(a)～(c)熔融。激光的指向性高。另外，若采用激光的话，则例如通过调整激光的焦距、激光的输出(强度)，能够调整绝缘层245(a)～(c)熔融的宽度。例如，能够以0.1mm～5.0mm左右的宽度使绝缘层116熔融。另外，采用激光的话，则能够与电极片10A(a)～(c)不接触而使绝缘层245(a)～(c)熔融。因此，活性物质层243(a)～(c)基本不受影响。
该情况下，激光可优选采用CO2激光。在该实施方式中，绝缘层245(a)～(c)中使用了聚乙烯的树脂粒子，为了适合于熔融该树脂粒子，例如，CO2激光的波长设为约10.6μm、输出功率设为5W～25W。CO2激光，具有树脂(例如，聚乙烯)容易吸收能量的10.6μm的波长。因此，CO2激光适合于熔融树脂粒子，能够使树脂粒子高效率地熔融。采用该CO2激光，能够对构成绝缘层245(a)～(c)的树脂粒子效率好地给予热量。
在该实施方式中，如上所述，在电极片10A(a)～(c)的两面形成有绝缘层245(a)～(c)。因此，如图9所示，对电极片10A(a)～(c)的两面照射激光，在电极片10A(a)～(c)的两面使绝缘层245(a)～(c)熔融。绝缘层245为多孔质，树脂粒子间具有很多的孔隙。该绝缘层245一熔融就变为膜状，几乎没有孔隙。因此，在熔融部246，绝缘层245的体积减少，绝缘层245变薄。
《激光装置的配置》
在图9所示的例子中，在使支承辊41(引导辊)支持电极片10A(a)～(c)的状态下，对在与支承辊41相反侧的面形成的绝缘层245(a)～(c)照射了激光20A(a)～(c)。并且，使在该激光20A(a)～(c)所照射的面形成的绝缘层245(a)～(c)(参照图8)熔融。接着，使支承辊42支持使该绝缘层245(a)～(c)熔融了的面。而且，在使该支承辊42支持的状态下，对在与支承辊42相反侧的面形成的绝缘层245(a)～(c)照射了激光20B(a)～(c)。在此，标记20A(a)～(c)和20B(a)～(c)表示直接地照射到电极片10A(a)～(c)的激光。再者，照射该激光的激光装置，为了方便图示而被省略。所图示的激光20A(a)～(c)和激光20B(a)～(c)，间接地表示出照射该激光的激光装置和控制激光装置的装置的存在。
这样，在电极片10A(a)～(c)的两面形成有绝缘层245(a)～(c)的情况下，优选使该两面的绝缘层245(a)～(c)熔融。在图9所示的例子中，对电极片10A(a)～(c)的两面依次照射激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)，使两面的绝缘层245(a)～(c)熔融。另外，在图9所示的例子中，在电极片10A(a)～(c)被支承辊41(引导辊)支持的部位照射了激光20A(a)～(c)。在被支承辊41(引导辊)支持的部位，电极片10A(a)～(c)没有抖动(晃动)，能够对电极片10A(a)～(c)在更适当的位置照射激光20A(a)～(c)。
再者，在图9所示的例子中，在电极片10A(a)～(c)被支承辊41、42支持的部位，对在与支承辊41、42相反侧的面形成的绝缘层245(a)～(c)照射了激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)。该情况下，如果使激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)的输出功率过高，则由支承辊41、42支持的一侧的面的绝缘层245(a)～(c)也会熔融。若由支承辊41、42支持的一侧的面的绝缘层245(a)～(c)熔融，则在支承辊41、42上附着熔融了的树脂，会成为产生不良情况的主要因素。
因此，如图9所示，在电极片10A(a)～(c)被支承辊41、42支持的部位，照射激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)的情况下，需要调整激光20B(a)～(c)的输出功率。该情况下，优选调整激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)的输出功率到虽然使直接照射激光20B(a)～(c)的面的绝缘层245(a)～(c)熔融，但是在支承辊41、42上不附着熔融的树脂的程度。
另外，如图10所示，也可以配置激光装置(省略图示)使得在从电极片10A(a)～(c)被支承辊41支持的部位偏移的位置，对电极片10A(a)～(c)照射激光20A(a)～(c)。另外，也可以配置激光装置(省略图示)使得在从电极片10A(a)～(c)被支承辊42支持的部位偏移的位置，对电极片10A(a)～(c)照射激光20B(a)～(c)。该情况下，即使使激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)的输出功率较高，在支承辊41、42上也不会附着绝缘层245(a)～(c)熔融的树脂。该情况下，若照射激光的位置过于接近于支承辊41、42，则熔融的树脂附着于支承辊41、42的可能性变高。另外，在从支承辊41、42离开的位置，有所运送的电极片10A(a)～(c)抖动的情况。若在照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的位置所运送的电极片10A(a)～(c)抖动，则有电极片10A(a)～(c)上被照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的位置不稳定的可能性。因此，对电极片10A(a)～(c)照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的位置，不过于远离电极片10A(a)～(c)被支承辊41、42支持的部位为好。照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的位置，优选从电极片10A(a)～(c)被支承辊41、42支持的部位偏移例如1mm～10mm左右，更优选偏移1.5mm～8mm左右。
在从被支承辊41、42支持的部位偏移了的位置照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的情况下，如图10所示，优选将照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的位置偏移到支承辊41、42的下游侧(电极片10A(a)～(c)的运送方向下游侧)。通过将照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的位置偏移到支承辊41、42的下游侧，能够更切实地防止支承辊41、42上附着熔融的树脂。
再者，在图9和图10所示的形态中分别对电极片10A(a)～(c)的两面分别照射激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)。该情况下，需要在电极片10A(a)～(c)的宽度方向上使对电极片10A(a)～(c)照射激光20A(a)～(c)和激光20B(a)～(c)的位置一致。因此，该对位，优选采用EPC装置(边缘位置控制装置：edge position controldevice)、CPC装置(中心位置控制装置：center position control device)等的位置调整机构62(参照图8)进行。在该实施方式中，采用该位置调整机构62调整被供给到被照射激光的位置的电极片10A(a)～(c)的宽度方向的位置，使得绝缘层245(a)～(c)沿着线z1、z3、z5熔融。在图9和图10所示的形态中，优选位置调整机构62配置在支承辊41、42之前。
另外，在从被支承辊41支持的部位偏移了的位置照射激光的情况下，也可以使电极片10A(a)～(c)的两面的绝缘层245(a)～(c)同时地熔融。例如，如图11所示，优选配置激光装置(省略图示)使得在从被支承辊41支持的部位偏移了的位置，对电极片10A(a)～(c)的一面照射激光20A(a)～(c)。而且，优选调整激光20A(a)～(c)的输出功率使得电极片10A(a)～(c)的两面的绝缘层245(a)～(c)能够熔融。由此，在电极片10A(a)～(c)的两面，绝缘层245(a)～(c)熔融的位置难以错开。
另外，例如，如图12所示，也可以配置激光装置(省略图示)使得在从被支承辊41支持的部位偏移了的位置，对电极片10A(a)～(c)的两面分别照射激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)。该情况下，激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)，可以相对于所运送的电极片10A(a)～(c)在相同的位置调整焦点，因此在电极片10A(a)～(c)的两面被照射激光的位置难以错开。另外，该情况下，通过调整激光20A(a)～(c)、激光20B(a)～(c)的输出功率，能够在电极片10A(a)～(c)的两面使绝缘层245(a)～(c)相同程度地熔融。
在熔融工序中，沿着所预定的线z1、z3、z5使绝缘层245(a)～(c)熔融即可。在此，优选：使绝缘层245(a)～(c)熔融的宽度根据在后面的切断工序(Sc)中刀具30(a)～(c)切割的宽度来调整。即，当使绝缘层245(a)～(c)熔融时，绝缘层245(a)～(c)的孔隙消失，因此在该部分中，电解液不流通。因此，使绝缘层245(a)～(c)熔融的宽度，根据刀具30(a)～(c)切割的宽度，并且在可确认出将树脂粒子的脱落抑制为少的效果、绝缘层245(a)～(c)变得难以剥离的效果的程度下尽可能细为好。照射激光的方法，例如，通过调整激光的焦距、输出功率，能够在例如0.1mm～5.0mm左右的宽度进行调整。这样，照射激光的方法，能够容易地调整使绝缘层245(a)～(c)熔融的位置和宽度。
再者，在该熔融工序中，作为加热电极片10A(a)～(c)的加热器，例示了激光装置。该加热器不限于激光装置。
作为其他的形态，例如，加热器，虽然图示省略，但也可以由对电极片吹热风的热风送风器构成。该情况下，能够将热风的温度设为300℃左右、风速设为30m/s、集中地吹热风的宽度设为2mm左右。但是在吹热风的情况下，热向空气中扩散，因此不能收敛于狭窄的范围。因此，难以只加热电极片的狭窄的范围。另外，该情况下，绝缘层245(a)～(c)熔融的宽度容易变动。因此，在电极片10A(a)～(c)的两面，熔融的部分容易错开。因此，需要增大进行熔融的宽度。
另外，作为其他的形态，加热器，虽然图示省略，但也可以是具备推压触碰到电极片的金属辊和加热该金属辊的热源的构成。该情况下，能够将金属辊的宽度设为例如2mm左右、辊的表面温度设为300℃左右。该情况下，由于将热的金属辊直接推压触碰到电极片10A(a)～(c)，因此有在金属辊上附着熔融物、产生不良的情况。另外，该情况下，绝缘层245(a)～(c)熔融的宽度容易变动。因此，在电极片10A(a)～(c)的两面，熔融的部分容易错开。因此，需要增大熔融的宽度。
与此相对，在如上述那样照射激光的方法和装置中，例如，通过调整激光的焦距、输出功率，能够更精细地调整使绝缘层245(a)～(c)熔融的位置和宽度。另外，相对于电极片10A(a)～(c)不接触而能够加热绝缘层245(a)～(c)，对活性物质层243(a)～(c)的影响小。因此，作为加热电极片10A(a)～(c)的加热器，优选对电极片10A(a)～(c)照射激光的激光装置。在该熔融工序中沿着预先设定的线z1、z3、z5使绝缘层245(a)～(c)熔融了的电极片10A(a)～(c)，被供给到切断工序。另外，照射激光的装置，能够比较节省空间地设置，另外，设备成本也廉价。另外，激光装置，也可以附加检测电极片10A(a)～(c)的位置，使激光追随应使绝缘层245(a)～(c)熔融的部分的控制机构(省略图示)。由此，对于应使绝缘层245(a)～(c)熔融的部分，能够使激光适当地追随。对于电极片10A(a)～(c)的抖动和/或移动，能够更精细地调整使绝缘层245(a)～(c)熔融的位置和宽度。
《模式图》
图13是表示被照射激光之前的活性物质层243(a)～(c)和绝缘层245(a)～(c)的状态的模式图。另外，图14是表示被照射激光之后的活性物质层243(a)～(c)和绝缘层245(a)～(c)的状态的模式图。
被照射激光之前的绝缘层245(a)～(c)，如图13所示，是树脂粒子250大致层叠在活性物质层243(a)～(c)上的状态。与此相对，在被照射激光之后，绝缘层245(a)～(c)，如图14所示，在被照射了激光的部位(246)的中心，形成树脂粒子250熔融了的部分250a在该部分，熔融了的树脂的一部分进入到活性物质层243(a)～(c)的孔隙中，其后固化。因此，与负极活性物质层243牢固地结合。而且，在其周围，一部分熔融了的树脂250b与周围的树脂粒子250结合。
在这样照射激光20A(a)～(c)(参照图8)来进行熔融的情况下，绝缘层245(a)～(c)的树脂粒子熔融。熔融了的树脂的一部分，与负极活性物质层243、周围的树脂粒子结合。因此，熔融部246，与负极活性物质层243、将熔融部246除外的绝缘层245的接合力较强。另外，熔融部246，在后面的切断工序(Sc)中，用刀具30(a)～(c)切断。此时，被切割的绝缘层245的边缘牢固，因此在该绝缘层245的边缘，绝缘层245难以剥离。另外，树脂粒子难以从绝缘层245的边缘脱落，因此能够抑制：因树脂粒子从绝缘层245的边缘脱落而在锂离子二次电池100内产生异物。
《切断工序(Sc)》
接着，说明切断工序。
切断工序是沿着通过熔融工序使绝缘层245(a)～(c)熔融了的线z1、z3、z5将电极片10A切断的工序。在该实施方式中，电极片10A(a)～(c)用刀具30(a)～(c)切断。该刀具30(a)～(c)，优选从各种的刀具(也称为切条机)中采用能够适当地切断电极片10A(a)～(c)的刀具。
在该实施方式中，如图8所示，电极片10A(a)～(c)为带状的片。运送装置40将该电极片10A(a)～(c)沿着预定的运送路径连续运送。刀具30(a)～(c)相对于电极片10A(a)～(c)的运送路径固定地配置。
在切断工序中，优选相对于被固定的刀具30(a)～(c)调整电极片10A(a)～(c)的位置，使得沿着在熔融工序中使绝缘层245(a)～(c)熔融的线z1、z3、z5切断电极片10A。因此，在刀具30(a)～(c)之前配置有EPC装置(edge position control device)、CPC装置(center positioncontrol device)等的位置调整机构64。通过位置调整机构64调整被供给到刀具30(a)～(c)的电极片10A(a)～(c)的宽度方向的位置，使得沿着线z1、z3、z5切断电极片10A(a)～(c)。
采用这样的刀具30(a)～(c)切断了的电极片10A(a)～(c)，分别在绝缘层245(a)～(c)的边缘形成有树脂粒子熔融了的熔融部246(a)～(f)。另外，该绝缘层245(a)～(c)的边缘，由于由刀具30(a)～(c)切断因此具有切断痕(省略图示)。
这样地在切断工序中所切割的线z1、z3、z5上，在前道工序的熔融工序中，在两面形成的绝缘层245(a)～(c)中树脂粒子熔融。因此，在沿着该线z1、z3、z5切断的情况下，树脂粒子的粒子也没有实质性地脱落。另外，该线z1、z3、z5上，熔融的树脂牢固地附着于活性物质层243(a)～(c)。因此，在切断工序中沿着该线z1、z3、z5切断的情况下，绝缘层245(a)～(c)也没有实质性地剥离。
在该实施方式中，由刀具30(a)～(c)切断了的电极片10A(a)～(c)，例如，如图9～图12所示，优选被分别卷绕在不同的卷取轴82(a)～(c)、84(a)～(c)上。
这样，根据该二次电池的制造方法，在切断电极片10A(a)～(c)之前，在待切割的部分，绝缘层245(a)～(c)熔融。因此，在切断工序中，树脂粒子难以从绝缘层245(a)～(c)脱落，另外，绝缘层245(a)～(c)难以部分性地剥离。
该情况下，在熔融工序中，优选如图8所示，通过对绝缘层245(a)～(c)照射激光20A(a)～(c)，来使绝缘层245(a)～(c)熔融。照射激光的方法和装置，例如，通过调整激光的焦距、输出功率，能够更精细地调整使绝缘层245(a)～(c)熔融的位置和宽度。因此，能够根据由刀具30(a)～(c)所切割的宽度，使熔融的宽度适当地狭窄。
另外，该电极片的切断装置，优选具备加热器(在上述的实施方式中为激光装置)和刀具30(a)～(c)。在此，加热器优选配置为沿着所预定的线z1、z3、z5加热电极片10A(a)～(c)。另外，刀具30(a)～(c)，配置为能够沿着绝缘层245(a)～(c)熔融了的线z1、z3、z5切断电极片10A(a)～(c)。根据该电极片的切断装置，在切断具有树脂粒子层叠而成的绝缘层245(a)～(c)的电极片10A(a)～(c)的工序中，能够使绝缘层245(a)～(c)熔融后进行切断。
该情况下，如图8和图9所示，也可以具备：将电极片10A(a)～(c)沿着预定的运送路径运送的运送装置40。该情况下，可以将加热器(激光装置)和刀具30(a)～(c)沿着运送路径固定。并且，也可以具备相对于加热器(激光装置)和刀具30(a)～(c)调整电极片10A(a)～(c)的位置的位置调整机构62、64。该情况下，可通过位置调整机构62、64适当运送电极片10A(a)～(c)。因此，能够将电极片10A(a)～(c)在适当的位置熔融并且切断。
另外，如上述的实施方式那样，电极片10A(a)～(c)为带状的片的情况下，运送装置40优选是将该电极片10A(a)～(c)沿着运送路径连续地运送的装置。由此，能够将电极片10A(a)～(c)沿着线z1、z3、z5连续地熔融、并且切断。由此，能够效率好地得到电极片。
另外，运送装置40可以具备多个支持并且运送电极片10A(a)～(c)的引导辊41、42。该情况下，优选配置加热器(照射激光20A(a)～(c)的激光装置)，使得在从电极片10A(a)～(c)被该引导辊41、42支持的部位向运送方向下游侧偏移了的位置上加热电极片10A(a)～(c)。由此，熔融的树脂难以附着于引导辊41、42。另外，该情况下，能够使电极片10A(a)～(c)的两面的绝缘层245(a)～(c)同时地熔融。因此，在电极片10A(a)～(c)的两面绝缘层245(a)～(c)熔融了的位置难以错开。
在上述的例子中，对于电极片10A(a)～(c)为带状的片，将电极片10A(a)～(c)一边运送一边沿长度方向切断的情况进行了说明。该情况下，如图15所示，电极片10A(a)～(c)进而以规定的长度被切断。该情况下，在切断长度方向的端部时也优选在所切割的部分中，使绝缘层245的树脂粒子熔融后进行切断。由此，树脂粒子难以脱落，并且，难以从绝缘层245的边缘剥落绝缘层245的一部分。图16是图15的A-A截面图。
另外，在上述的实施方式中，例示了电极片为带状的片、沿着宽度方向一侧的边缘部设定了未涂敷部242的形态，但电极片的结构根据二次电池的结构而不同。例如，作为电极片的其他的形态，图17所示的电极片110A，在带状的集电体110的长度方向的中间部形成有未涂敷部112，在其两侧形成有活性物质层114(a)、(b)。该形态，在形成于集电体110的长度方向的中间部的未涂敷部112上安装有引板120(成为电取出口的箔)。也称为所谓的中心引板。在该形态中，以覆盖在未涂敷部112的两侧形成的活性物质层114(a)、(b)的方式进而形成有绝缘层116(a)、(b)。在此，图18是表示图17中的A-A截面的截面图。
在该形态中，如图19所示，准备宽度大的带状的集电体110(母集电体)，在其上间隔开地形成活性物质层114，以覆盖该活性物质层114的方式形成绝缘层116。并且，如图19中虚线所示，在未涂敷部112与未涂敷部112之间的中间设定切割线z21、z22。而且，在集电体110的宽度方向空出间隔地，沿集电体110的长度方向设定切割线z23、z24。电极片110A被沿着该切割线z21～z24切断。此时，在从切割线z21～z24切断时，优选在切割之前沿着该切割线z21～z24将绝缘层116熔融。由此，如图17所示，可切取出在电极片110A的宽度方向两侧的边缘110a、110b、和长度方向的两侧的边缘110c、110d形成有熔融部118的电极片110A。
另外，在切割电极片110A的长度方向的两侧的端部110c、110d的情况下，例如，如图20所示，优选在制造卷绕电极体200的卷绕装置400的卷取轴410的附近位置，设置使绝缘层116熔融的激光器412、和切断熔融过的部位的刀具414。
这样，电极片110A不限于上述的实施方式，可采用各种的形态。电极片110A，不论其形态，例如，如图18所示，在以覆盖活性物质层114的方式形成层叠树脂粒子而成的绝缘层116的情况下，在切割形成有该绝缘层116的部位的情况下，优选使绝缘层116熔融后进行切断。由此，树脂粒子难以从绝缘层116脱落，难以从绝缘层116的边缘剥离绝缘层116的一部分。再者，如上所述，此时，作为使绝缘层116熔融的手段，优选对绝缘层116照射激光。另外，此时，优选使用CO2激光。
以下说明二次电池的制造方法和电极片的切断装置的变形例。
在上述的实施方式中，利用加热器(照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的激光装置)使绝缘层245(a)～(c)熔融的部位与切割电极片10A(a)～(c)的部位之间稍有距离。因此，在电极片10A(a)～(c)在该距离中行进的期间，温度下降，在电极片10A(a)～(c)被切割之前，在熔融工序中熔融了的树脂能够充分固化。该情况下，使绝缘层245(a)～(c)熔融的部位与切割电极片10A(a)～(c)的部位之间，优选在常温(约25度)下用至少0.5秒以上、更优选用0.8秒以上运送。
《冷却工序》
若在熔融工序中熔融了的树脂充分固化之前被供给到切断工序，则会产生树脂附着于刀具30(a)～(c)等不良情况。另外，要在熔融工序与切断工序之间空出充分的间隔的话，生产节拍变长。因此，二次电池的制造方法，例如，如图21所示，可以在熔融工序(Sm)和切断工序(Sc)之间具备冷却电极片的冷却工序(Sr)。通过在熔融工序(Sm)和切断工序(Sc)之间设置冷却电极片的冷却工序(Sr)，能够使在熔融工序中熔融了的树脂在切断工序之前更切实地固化。由此，能够缩短熔融工序与切断工序之间的生产节拍。
《冷却装置》
例如，在图21所示的形态中，具备：在由加热器(照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的激光装置)加热后、由刀具30(a)～(c)切断之前将电极片10A(a)～(c)冷却的冷却装置36。在该实施方式中，电极片10A(a)～(c)为带状的片，运送装置40是将电极片10A(a)～(c)沿运送路径连续地运送的装置。冷却装置36沿着运送路径设置在加热器(照射激光20A(a)～(c)和/或激光20B(a)～(c)的激光装置)与刀具30(a)～(c)之间。冷却装置36，例如，能够采用对电极片10A(a)～(c)喷吹空气的送风机构成。该情况下，电极片10A(a)～(c)以非接触的状态被冷却。
《冷却装置的其他的形态》
另外，冷却装置36，如图22所示，优选具备：被推压触碰到电极片10A(a)～(c)的金属辊37和将金属辊37冷却的冷却部38。该冷却部38，优选在未被推压到电极片10A(a)～(c)上的部分对金属辊37进行冷却。作为冷却部38的构成，只要是从金属辊37吸热的结构即可。冷却部38，例如，可以是在未被推压到电极片10A(a)～(c)上的部分，使冷气接触金属辊37的结构。另外，冷却部38也可以是将金属辊37形成为中空结构、使冷媒在金属辊37内循环的结构。该情况下，能够将电极片10A(a)～(c)很快地冷却。由此，生产节拍变短。
另外，在上述的实施方式中，例如，如图1～图3所示，该锂离子二次电池100，负极活性物质层243的宽度比正极活性物质层223大。而且，负极活性物质层243与正极活性物质层223相对地配置。绝缘层245覆盖着负极片240的负极活性物质层243。由此，从正极活性物质层223放出的锂离子(Li)容易被负极活性物质层243吸收，在正极活性物质层223和负极活性物质层243之间锂离子(Li)更稳定地往来。再者，不限于此，绝缘层245也可以以覆盖正极活性物质层223的方式形成，还可以在正极活性物质层223和负极活性物质层243两者上分别形成。这样，绝缘层245可以形成在正极活性物质层223和负极活性物质层243的任何层上。
另外，二次电池的结构，不限于图1～图3所示的结构。例如，在上述的实施方式中，绝缘层245作为隔板发挥功能，没有另行设置隔板。二次电池的结构，不限于该形态，也可以除了在正极活性物质层223和负极活性物质层243的至少任一方上设置绝缘层245以外，还在正极片220与负极片240之间另行设置隔板。如上述那样，本发明的一实施方式涉及的二次电池中，在绝缘层245的边缘形成有树脂粒子熔融而成的熔融部246。该二次电池，如上所述，由于在绝缘层245的边缘形成有树脂粒子熔融而成的熔融部246，因此绝缘层245难以从绝缘层245的边缘剥离，安全性高。在此基础上，通过在正极片220和负极片240之间另行设置隔板，能够进一步提高安全性。
《绝缘层的其他的形态》
另外，绝缘层245中，例如，如上所述，树脂粒子层叠着，在电池内部的温度异常增高时，在规定的温度下树脂粒子熔融，在负极活性物质层243的表面形成隔断电解液流通的膜。由此，能够使电池内的反应停止。优选：绝缘层245在负极片240的两面分别以规定的厚度(例如，20μm～40μm左右的厚度)形成。
因此，在该实施方式中，绝缘层245是将具有绝缘性的树脂粒子层叠而成的多孔质的层。在该绝缘层245中，也可以除了树脂粒子以外，还在不妨碍绝缘层245的关闭功能的程度下混有适当的量(例如50重量％以下，更优选40重量％以下)的具有绝缘性的粒子。作为在该绝缘层245中所混的粒子，例如，可例举具有绝缘性的无机填料、橡胶粒子。
在此，无机填料，优选对于锂离子二次电池的异常发热具有耐热性，并且在电池的使用范围内在电化学上稳定。在该无机填料中包含金属氧化物的粒子和/或其他的金属化合物的粒子。作为该无机填料，可例示氧化铝(Al2O3)、氧化铝水合物(例如勃姆石(Al2O3·H2O))、氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)、氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸镁(MgCO3)等金属化合物。对于绝缘层245中所含的无机填料而言，可以添加一种或两种以上的这样的无机填料。另外，在绝缘层245中添加橡胶粒子的情况下，可以添加一种或两种以上的橡胶粒子。
其中，在绝缘层245中混有具有绝缘性的无机填料的情况下，绝缘层245的耐热性提高。该情况下，无机填料的粒径，例如可以为约0.1μm～6μm左右、更优选为约0.5μm～4μm左右。通过这样地混有具有绝缘性的无机填料，即使电池内部的温度异常增高、树脂粒子熔融了时，绝缘层245中所含的无机填料也不熔化而残留。通过该无机填料，能够防止正极活性物质层223和负极活性物质层243直接接触。能够提高绝缘层245的耐热性。为了发挥该功能，具有绝缘性的无机填料，优选在绝缘层245中含有例如5重量％以上、优选含有10重量％以上、更优选含有15重量％以上。在绝缘层245中可以只添加无机填料，也可以只添加橡胶粒子。另外，也可以在绝缘层245中添加无机填料和橡胶粒子这两者。
另外，在图6所示的例子中，活性物质层243(a)～(c)为3列，能够沿宽度方向切取6条负极片240，但图6所示的例子为一例，毫不限于此。更单纯地讲，如图8所示，也可以：在电极片、具有2条量的宽度的集电体10的宽度方向的中央部形成活性物质层243，以覆盖该活性物质层243的方式形成绝缘层245。作为单纯的形态，例如，也可以是：在要得到的电极片(负极片240)、具有2条量的宽度的集电体10的宽度方向的中央部形成活性物质层243，以覆盖该活性物质层243的方式形成绝缘层245的形态。
《其他的电池形态》
再者，上述是表示锂离子二次电池的一例的形态。锂离子二次电池不限于上述形态。另外，同样地对金属箔涂敷了电极合剂的电极片，除此以外也被用于各种的电池形态。例如，作为其他的电池形态，已知圆筒型电池、叠层型电池等。圆筒型电池是在圆筒型的电池壳体中收容了卷绕电极体的电池。另外，叠层型电池是使正极片和负极片隔着隔板而层叠的电池。
另外，上述的二次电池的制造方法和电极片的切断装置，如上述那样，在以覆盖电极片的活性物质层的方式形成层叠树脂粒子而成的绝缘层的情况下，能够广泛应用于切断该电极片的工序。在上述的实施方式中，电极片10A(a)～(c)为带状的片，但电极片也可以不是带状的片。例如，在叠层型的二次电池中，准备多枚的规定形状的电极片。该情况下，电极片的母板也可以不一定是带状。
以上说明了本发明的一实施方式涉及的二次电池、二次电池的制造方法、和电极片的切断装置。再者，本发明在没有特别说明的限度下也不被上述的任何实施方式限定。
另外，如上所述，二次电池的制造方法、和电极片的切断装置，在以覆盖活性物质层的方式形成有层叠树脂粒子而成的绝缘层的情况下，能够广泛应用于切断该电极片的工序。在该二次电池的制造方法和电极片的切断装置中，难以因树脂粒子的脱落而产生异物，并且，绝缘层难以剥离。因此，在以覆盖活性物质层的方式形成有层叠树脂粒子而成的绝缘层的情况下，有助于二次电池的可靠性提高。因此，在要求高输出和稳定的性能的、混合动力车和电动汽车等的车辆用的二次电池中也能够特别适合地应用。即，本发明的一实施方式涉及的二次电池，例如，如图23所示，可适合地用作为使汽车等车辆1的电动机(马达)驱动的电池1000(车辆驱动用电池)。车辆驱动用电池1000也可以设为组合有多个二次电池的电池组。附图标记说明
10    集电体
10A   电极片
20    加热器
20A   激光
20B   激光
30    刀具
36    冷却装置
37    金属辊
38    冷却部
40    运送装置
41、42 引导辊(支承辊)
62、64 位置调整机构
82、84 卷取轴
100   锂离子二次电池(二次电池)
110   集电体
110A  电极片
110a、110b、110c、110d 电极片的边缘
112   未涂敷部
114   活性物质层
116   绝缘层
118   熔融部
120   引板
200   卷绕电极体
220   正极片
221   正极集电体
222   未涂敷部
223   正极活性物质层
240   负极片
241   负极集电体
242   未涂敷部
243   活性物质层
243   负极活性物质层
245   绝缘层
246   熔融部
250   树脂粒子
250a  树脂粒子250熔融了的部分
250b  一部分熔融了的树脂
280   电解液
290   充电器
300   电池壳体
310   间隙
320   容器主体
322   盖体340与容器主体320的接缝
340   盖体
360   安全阀
400   卷绕装置
410   卷取轴
412   激光器
414   刀具
420   电极端子
440   电极端子
1000  车辆驱动用电池(二次电池)
z1-z5 线(切割线)
z21-z24 线(切割线)
Sm    熔融工序
Sc    切断工序
Sf    冷却工序

Claims (8)

1.一种二次电池，具备：
正极集电体；
正极活性物质层，其被保持在所述正极集电体上，至少含有正极活性物质；
负极集电体，其被配置为与所述正极集电体相对；
负极活性物质层，其被保持在所述负极集电体上，至少含有负极活性物质；
多孔质的绝缘层，其含有粘合剂和具有绝缘性的树脂粒子，该树脂粒子伴有孔隙地由粘合剂粘结，以覆盖所述正极活性物质层或所述负极活性物质层的至少一方的方式结合层叠于所述正极活性物质层或所述负极活性物质层的至少一方的表面；和
熔融部，其形成于所述绝缘层的边缘，是所述绝缘层的所述树脂粒子被熔融固化、所述孔隙消失而成的。
2.根据权利要求1所述的二次电池，
所述绝缘层含有具有绝缘性的无机填料。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，
所述绝缘层含有具有绝缘性的橡胶粒子。
4.根据权利要求2或3所述的二次电池，
所述绝缘层含有所述无机填料及/或所述橡胶粒子，
在所述树脂粒子、所述无机填料及所述橡胶粒子的合计中，所述树脂粒子所占的比例为60重量％以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，
所述绝缘层的边缘具有切断痕。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电池，
所述绝缘层层叠在所述负极活性物质层上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的二次电池，
所述负极活性物质层，其宽度比所述正极活性物质层宽，并且，与所述正极活性物质层相对地配置，所述绝缘层层叠在所述负极活性物质层的与所述正极活性物质层相对的一侧。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的二次电池，
所述负极活性物质含有粒子状的碳材料。
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