CN106233522A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

该二次电池（100）具有：电池元件（电极层压体）（4），在其中正电极（1）和负电极（2）在隔离物（3）介于它们之间的情况下彼此重叠；以及导电粘合带（5），其具有多层结构，该多层结构包括是导电且粘合的并且粘附到电池元件（4）的表面的粘合剂层（5a）、以及层压在粘合剂层（5a）上的导电层（5b），导电粘合带（5）具有1.0 Ω/cm2或更小的厚度方向电阻抗并且被围绕电池元件（4）的外周部分而卷绕从而覆盖其至少一部分。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池，其包括正电极和负电极，所述正电极和负电极在隔离物介于它们之间的情况下彼此重叠。
背景技术
二次电池已经变得被广泛使用，不仅作为用于诸如移动电话、数码相机和膝上型计算机的便携式设备的电源，而且作为用于车辆和家用电器的电源。从不同种类的二次电池当中，具有高能量密度且重量轻的锂离子二次电池是已成为日常生活中必不可少的能量存储设备。
二次电池一般被分类为螺旋卷绕型二次电池和层压型二次电池。螺旋卷绕型二次电池的电池电极组件具有其中长的正电极片材和长的负电极片材在隔离物介于它们之间的情况下彼此重叠且被以多个匝进行螺旋卷绕的结构。层压型二次电池的电池电极组件具有其中正电极片材和负电极片材在隔离物介于它们之间的情况下交替地层压的结构。在螺旋卷绕型二次电池和层压型二次电池这两者中，电池电极组件和电解液被包含在外部容器中。专利文献1和2均公开了其中具有高导热性的片材围绕电池电极组件卷绕的配置。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1: JP2008-117604A
专利文献 2: JP10-40959A。
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1和2中描述的配置中，具有高导热性的片材围绕电池电极组件卷绕，并且在电池的充电和放电期间生成的热通过具有高导热性的片材释放到外部，由此减少热生成可能对电池特性引起的任何不利影响。
然而，如果诸如钉子的尖锐金属物体穿入二次电池，则这将引起通过金属物体的正电极和负电极之间的电短路，这造成电流和热生成在二次电池内的过量的流动，这可能导致爆炸或火灾。特别是，由于逐年增加二次电池的容量的趋势，将在电短路的情况下生成的热量也将增加，并且具有高导热性的片材（诸如专利文献1和2中描述的片材）可以释放的热量将是不足的。因此，要求次电池的进一步的安全措施。
本发明的目的是提供一种能够减少在异物穿入正电极和负电极时发生并引起电短路的电池故障的二次电池。
用于解决问题的方案
一种二次电池，包括：电池电极组件，其包括正电极和负电极，所述正电极和负电极在隔离物介于它们之间的情况下彼此重叠；以及导电粘合带，其具有包括粘合剂层和导电层的多层结构，其中粘合剂层具有导电性和粘合性并且粘附到所述电池电极组件的表面，导电层被层压在所述粘合剂层上，并且导电粘合带在厚度方向上具有1.0 Ω/cm2或更小的电阻抗并且通过被围绕所述电池电极组件的外周部分的至少部分而卷绕来覆盖所述部分。
发明的有益效果
根据本发明，可能的是减少当异物穿入正电极和负电极时由正电极和负电极的电短路引起的故障。
附图说明
图1是图示本发明的第一示例性实施例的二次电池的分解透视图。
图2a是图1中图示的二次电池的横截面视图，该横截面视图被沿着纵向方向切割。
图2b是图1中图示的二次电池的横截面视图，该横截面视图被沿着宽度方向切割。
图3是图示其中异物穿入图1中图示的二次电池的状态的放大横截面视图。
图4是图示本发明的第二示例性实施例的二次电池的分解透视图。
图5是图4中图示的二次电池的横截面视图，该横截面视图被沿着宽度方向切割。
图6是本发明的第二示例性实施例的二次电池的修改的横截面视图，该横截面视图被沿着宽度方向切割。
图7a是本发明的第三示例性实施例的二次电池的横截面视图，该横截面视图被沿着纵向方向切割。
图7b是本发明的第三示例性实施例的二次电池的横截面视图，该横截面视图被沿着宽度方向切割。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施例。
图1、图2a和图2b示意性地图示根据本发明的层压型锂离子二次电池的配置的示例。本发明的锂离子二次电池100包括电极层压体（电池电极组件）4，电极层压体4包括正电极1和负电极2，它们在隔离物3介于它们之间的情况下被交替地层压。导电粘合带5围绕该电极层压体4卷绕。导电粘合带5具有多层结构，其中位于内部的层是具有导电性和粘合性的粘合剂层5a，并且位于外部的层是导电层5b。被覆盖有导电粘合带5的电极层压体4和电解液6被包含在外部容器中。图2a和图2b通过在附图中省略形成电极层压体4的相应的各层（位于厚度方向上的中间部分处的各层）的一部分来图示电解液6。
如图1中图示那样，正电极1和负电极2分别被提供有接片1a、2a，正电极接片1a被连接到正电极端子8的一个端部，负电极接片2a被连接到负电极端子9的一个端部。正电极端子8的另一端部和负电极端子9的另一端部被引出到外部容器的外部。负电极2的外部尺寸比正电极1的外部尺寸大，并且比隔离物3的外部尺寸小。在二次电池100中，作为导电粘合带5的内层的粘合剂层5a紧密地粘附到位于电极层压体4的表面上的负电极2并且被电连接。
该示例性实施例的导电粘接带5的粘合剂层5a例如由通过在丙烯酸类粘合剂中混合导电填充物（诸如导电树脂、碳颗粒和金属颗粒）而获得的混合物形成。导电层5b由通过将诸如铜和镍的金属镀制到由聚酯等形成的非纺织织品上而获得的导电非纺织织品或者诸如铜或铝的金属形成。
作为外部容器，可以使用由柔性膜制成的壳体或罐壳体。根据电池重量减少的观点，使用由柔性膜7形成的壳体是优选的。柔性膜7具有多层结构，其中例如可以使用提供在作为基底材料的金属层的正表面和背表面这两者上的树脂层。在这种情况下，作为金属层，优选地选择具有阻隔性质的层，阻隔性质可以是用于防止电解液6泄露和湿气从外部渗透的性质，并且可以使用铝或不锈钢等。在金属层的至少一个表面上提供有诸如改性聚烯烃的热熔融性树脂层。柔性膜7的热熔融性树脂层彼此相对，并在包围用于包含电极层压体4的空间的部分处被热熔融到彼此，由此形成外部壳体。可以在外部容器的与在其上形成热熔融性树脂层的表面相对的表面上提供诸如尼龙膜和聚酯膜的树脂层。在图1中所图示的示例中，用于包含电极层压体4的压印部分被形成在位于上侧上的柔性膜7中。然而，可以在这两个柔性膜7中形成压印部分。附加地，可以没有压印部分被预先形成，可以通过在电极层压体4被插入在一对柔性膜7之间时使柔性膜7形变来包含电极层压体4。
图3示意性图示其中异物（例如，诸如钉子的金属件）10刺入到二次电池100中的情况下的电短路的两个通路。首先，在其中异物10穿入二次电池100的情况下，（多个）电极1和邻近的（多个）负电极2有时通过异物10而电短路。在本发明中，由于该电短路而流动的电流被引导到覆盖电极层压体4的导电粘合带5。具体地，如由图3中的箭头示意性地图示那样，正电极1和邻近于正电极1的负电极2通过异物10而短路，并且电流被从负电极2通过粘附到电极层压体4的粘合剂层5a引导到位于电极层压体4之外的导电层5b。然后，电流再次从导电层5b通过粘合剂层5a流动到负电极2。这是因为，该示例性实施例的导电粘合带5在厚度方向上具有1.0 Ω/cm2或更小的低的电阻抗，并且因此电流在导电粘合带5的厚度方向上容易地传输。作为结果，电流沿着如下的路径流动：该路径充当用于使电流从正电极1和负电极2行进到作为导电粘合带5的外层的导电层5b并且此后返回到负电极2的通道。
在图3中示意性图示的电短路的另一通路中，来自电极层压体4的正电极1的电流被通过异物10引导到导电层5b，并且通过粘合剂层5a从导电层5b流动到电极层压体4的负电极2。认为的是，其中在该通路中电流流动到负电极2的位置与其中在上面的另一通路中电流流动到负电极2的位置不一致而是分离的位置。也就是，在图3中示意性地图示的电短路的两个示例中，其中电流流动到负电极2的位置彼此不同。因此，电流通过其流动而生成短路的路径被分散，并且过量的短路电流并不仅在电极层压体4内的特定位置（异物10附近）处流动。因此，所生成的热被分散，并且防止在特定位置处的大量热的生成。由于流动到位于电极层压体4之外的导电粘合带5的电流而生成的热被传递到介于外部膜7和热之间的空气，并且被通过外部膜7进一步排出到外部，并且因此，防止电极层压体4本身的过度的温度上升。
根据本发明，在其中诸如钉子的异物10穿入二次电池100的情况下，防止过多的电流在电极层压体4内的特定位置（异物10附近）处流动。作为结果，可能的是消除或减少在电极层压体4内生成大量的热而引起爆炸或火灾的风险。因此，高度地改善了二次电池100的使用期间的安全性。为了创建该效果，该示例性实施例的导电粘合带5具有被提供有粘合性和导电性的作为内层的粘合剂层5a，并且在厚度方向上具有1.0 Ω/cm2或更小的低的电阻抗。
如果代替粘合剂层5a而使用不具有粘合性的非粘合层，则与位于电极层压体4的最外层的电极（在该实施例中的负电极2）的粘合将是弱的，并且因此电流不太可能被从位于最外层的电极引导到非粘合层。因此，在电极层压体4内，过量的电流将仅通过其中彼此邻近的正电极1和负电极2通过异物10而短路的最短路径流动，并且过多的电流将在路径上的位置（异物10附近）处流动而引起大量的热的生成的可能性是高的。附加地，如果导电粘合带的厚度方向上的电阻抗大，则即使当位于内侧上的粘合剂层5a具有粘合性时，电流也不太可能被引导到位于外侧上的导电层5b，并且存在过量的电流将仅在电极层压体4内的特定位置（异物10附近）处流动而引起大量的热被生成的高可能性。像本发明那样，电极层压体4被具有提供有粘合性和导电性的作为内层的粘合剂层5a的导电粘合带5所覆盖，并且在厚度方向上具有1.0 Ω/cm2或更小的低的电阻抗，从而电流被分散成不仅通过最短通路而且还通过在图3中所图示的两个通路流动，并且因此获得防止电极层压体4内的过度热生成的效果。
导电粘合带5优选地覆盖电极层压体4的全体，但是可以具有其中电极层压体4的仅一部分被覆盖的配置。以此方式，将通过使导电粘合带5覆盖电极层压体4的中央部分来实现积极效果，因为存在异物10将穿入中央部分的相对高的可能性。
图4和图5图示本发明的第二示例性实施例的二次电池。在该示例性实施例中，提供有绝缘构件11，其例如由绝缘树脂膜形成并且其覆盖电极层压体4的侧部表面。绝缘构件11防止正电极1的侧部边沿和负电极2的侧部边沿与导电粘合带5的粘合剂层5a接触，并且防止正电极1和负电极2在相应的侧部边沿处通过导电粘合带5的粘合剂层5a而电短路。其它配置与第一示例性实施例的配置相同，并且因此将省略其描述。
如在图1、图2a和图2b中所图示那样，在其中未提供绝缘构件11的配置中，为了防止正电极1和负电极2之间的电短路，相应的构件的尺寸需要被适当地调整以使得至少正电极1的侧部边沿和/或负电极2的侧部边沿不与导电粘合带5的粘合剂层5a接触。在图1、图2a和图2b中所图示的示例中，减小正电极1的尺寸。然而，在该示例性实施例中，不需要调整相应的构件的尺寸，并且可能的是有效地防止短路。
如第一示例性实施例的情况下那样，即使诸如钉子的异物10穿入二次电池100并且彼此邻近的正电极1的部分和负电极2的部分被电短路，由短路造成的电流的一部分通过充当其中电流流动通过导电粘合带5的导电层5b并且然后返回负电极2的通道的路径而流动。附加地，还创建其中短路电流从电极层压体4的正电极1通过异物10、导电层5b和粘合剂层5a流动到电极层压体4的负电极2的通路。因此，防止仅在电极层压体4内的特定位置（异物10附近）处流动的过量的电流。作为结果，可能的是消除或减少在电极层压体4内生成大量的热而引起爆炸或火灾的风险。
图6图示该示例性实施例的二次电池的变形。在该变形中，隔离物3的侧部部分被弯曲，并且弯曲部分3a起防止正电极1和负电极2之间的短路的绝缘构件的作用。也就是，隔离物3的弯曲部分3a覆盖正电极1的侧部边沿和负电极2的侧部边沿，从而它们不与导电粘合带5的导电层5b接触，并且因此正电极1和负电极2不通过导电层5b而电短路。如在图4和图5中图示的配置的情况下那样，不需要调整相应的构件的尺寸，并且可能的是有效地防止短路。附加地，即使当异物10穿入电极层压体并且发生电短路时，由短路引起的电流的部分也流动通过充当用于使电流流动通过导电粘合带5的导电层5b并且然后返回到负电极2的通道的路径。附加地，还创建其中短路电流从电极层压体4的正电极1通过异物10、导电层5b和粘合剂层5a流动到电极层压体4的负电极2的路径。因此，不会仅在电极层压体4内的特定位置（异物10附近）处流过过量的电流。因此，可能的是消除或减少在电极层压体4内生成大量的热而引起爆炸或火灾的风险。
在该变形中，为了防止正电极1的侧部边沿中和负电极2的侧部边沿中的短路，只需要弯曲隔离物3的仅一个部分，并且绝缘构件不需要被准备为分离的构件，绝缘构件的定位是不必要的，并且制造步骤不复杂。
在图6中所图示的示例中，弯曲部分3a被形成在所有隔离物3中，正电极1的侧部边沿和负电极2的侧部边沿这两者都不与导电粘合带5的粘合剂层5a接触。然而，即使当正电极1的侧部边沿和负电极2的侧部边沿中的仅一个不与导电粘合带5的粘合剂层5a接触时，结果也是短路被防止。在该情况下，尽管未图示，但可以在隔离物3的仅一些（大约隔离物3的一半）中形成弯曲部分3a。
图7a和图7b图示该示例性实施例的第三示例性实施例的二次电池。在该示例性实施例中，隔离物3的每个被形成为用于包含正电极1的袋形状。也就是，每一个隔离物3形成为如下的袋形状：其具有一个带有开口的边沿（在图7a中的右边沿）以及除了具有开口的该一个边沿之外的三个闭合的边沿（在图7a中的左边沿和图7b中的右边沿和左边沿）。袋形状的隔离物3在其中包含相应的正电极1。包含相应的正电极1的袋形状的隔离物3和负电极2被交替地层压，从而可能的是容易地实现其中正电极1和负电极2在隔离物3介于它们之间的情况下交替地层压的配置。在该配置中，正电极1的侧部边沿不被暴露但是覆盖有隔离物3，并且因此不与导电粘合带5的导电层5b接触，并且可能的是容易地防止在侧部边沿中的短路。即使当异物10穿入电极层压体并且发生电短路时，由短路引起的电流的部分也流动通过充当用于使电流流动通过导电粘合带5的导电层5b并且然后返回到负电极2的通道的路径。附加地，还创建其中短路电流从电极层压体4的正电极1通过异物10、导电层5b和粘合剂层5a流动到电极层压体4的负电极2的路径。因此，不会仅在电极层压体4内的特定位置（异物10附近）处流过过量的电流，并且可能的是消除或减少生成大量的热而引起爆炸或火灾的风险。
在图7a和图7b中所图解的每个袋形状的隔离物可以通过如下来形成：将长的隔离物片材对半折叠并通过热焊接等对除了已经被对半折叠的部分之外的两个边沿中的重合部分进行接合。附加地，每个袋形状的隔离物可以通过重合隔离物的两个片材并接合三个边沿来形成。在任一情况下，正电极1被从未接合并开口的一个边沿插入，从而袋形状的隔离物3可以在其中包含正电极1。当然，可能的是隔离物3在其中不包含正电极1而包含负电极2。
在该示例性实施例中，绝缘构件不需要被分离地准备，并且能够容易地防止电短路。此外，容易进行在隔离物3介于它们之间的情况下层压正电极1和负电极2。
如上面描述那样，根据本发明，当正电极1和负电极2电短路（这由异物1穿入电极层压体造成）时，电流被从已经被异物10穿入的正电极1和负电极2通过导电粘合带5的导电粘合剂层5a引导到导电层5b。也就是，由于电短路而生成的电流的部分流动通过如下的路径：该路径充当用于使电流流动通过围绕电极层压体4卷绕的导电粘合带5的导电层5b并且然后返回到负电极2的通道。附加地，还创建其中短路电流从电极层压体4的正电极1通过异物10、导电层5b和粘合剂层5a流动到电极层压体4的负电极2的路径。因此，防止仅在电极层压体4内的特定位置（异物10附近）处流过过量的电流。作为结果，可能的是防止由通过电极层压体4生成的大量的热引起的爆炸或火灾。
上面对相应的示例性实施例均涉及层压型二次电池。然而，在螺旋卷绕型二次电池中同样也可以通过采用与第一和第二示例性实施例的配置类似的配置来获得与上面对效果类似的效果。
因此，参考若干示例性实施例描述了本发明。然而，本发明并不限于上面的示例性实施例的配置，并且由本领域技术人员所理解的各种改变可以在本发明的技术思想的范围内应用于本发明的配置和细节。
本申请要求于2014年4月25日提交的日本专利申请No. 2014-91108的优先权，并且日本专利申请No. 2014-91108的整体公开被合并于此。

Claims (5)

1. 一种二次电池，包括：
电池电极组件，其包括正电极和负电极，所述正电极和所述负电极在隔离物介于它们之间的情况下彼此重叠；以及
导电粘合带，其具有多层结构，该多层结构包括粘合剂层和导电层，其中粘合剂层具有导电性和粘合性并且粘附到所述电池电极组件的表面，导电层被层压在所述粘合剂层上，并且导电粘合带在厚度方向上具有1.0 Ω/cm2或更小的电阻抗并且通过被围绕所述电池电极组件的外周部分的至少部分而卷绕来覆盖所述部分。
2.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括绝缘构件，所述绝缘构件位于所述电池电极组件的侧部表面上并且覆盖所述正电极的侧部边沿和所述负电极的侧部边沿中的至少一个以使得被覆盖的侧部边沿不与所述粘接剂层接触。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述绝缘构件是形成在所述隔离物的侧部部分中的弯曲部分。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述隔离物被形成为袋形状，并且所述正电极或所述负电极被包含在所述袋形状的隔离物内部，所述电池电极组件是通过交替地层压包含所述正电极或所述负电极的所述袋形状的隔离物以及作为所述正电极或所述负电极的另一电极而形成的。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的二次电池，其中所述导电粘合带的所述粘合剂层包含导电填充物。
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