CN108463907A - 非水电解质二次电池 - Google Patents

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CN108463907A
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盐崎朝树
大浦勇士
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

非水电解质二次电池具有覆盖将集电体的露出部的至少一部分与引线的至少一部分一起覆盖的绝缘带。绝缘带具有基材层和第1粘合层，基材层具有第1有机层、及夹设在第1有机层与第1粘合层之间的第2有机层，第1有机层的弹性模量E1低于第2有机层的弹性模量E2。

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，尤其涉及能量密度高的非水电解质二次电池。
背景技术
近年来，非水电解质二次电池的高能量密度化正在推进，填充于有限容积的电池外壳内的发电元件的质量一直在增加。与此相伴，对外壳内的电极所赋予的压力增大。因此，抑制以集电体的露出部为起点的内部短路的发生的重要性增加。集电体的露出部可作为引线的连接区域形成。
在专利文献1中用绝缘性的保护带覆盖正极集电体的露出部。另外，专利文献2中提出了对电池内部所使用的绝缘带的粘合层赋予热封性。作为绝缘带的基材层使用树脂薄膜的情况较多
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-89856号公报
专利文献2：日本特开2013-149603公报
发明内容
电池的能量密度增高、对电极所赋予的压力增大时，即使在电池内混入微小的异物的情况下，也使发生内部短路的可能性增大。因此，期望的是：作为绝缘带的基材层使用具有充分的缓冲性的树脂薄膜，减少使基材层随着异物的形状而变形、发生内部短路的可能性。然而，混入至电池内的异物的形状、大小无法进行严密的预测。
另一方面，经高能量密度化的电池中，混入预料之外的异物时，由内部短路的扩大导致的发热变得显著。因此，对于预料之外的异物而言也需要充分的对策。然而，若使缓冲性高的树脂薄膜变得过厚，则电池的能量密度减少，树脂薄膜的厚度不足，从而容易被异物贯通。
鉴于上述情况，本发明的一个方案的非水电解质二次电池具备：第1电极，其具有第1集电体、及负载于第1集电体的第1活性物质层；第2电极，其具有第2集电体、及负载于第2集电体的第2活性物质层；分隔件，其夹设在第1电极和第2电极之间；非水电解质；第1引线，其与第1电极电连接；以及、绝缘带，其覆盖一部分第1电极。第1集电体具有未负载第1活性物质层的露出部、且第1引线与露出部连接，第1引线具有从露出部突出的引出部、及与露出部重叠的重叠部，第1集电体的露出部的至少一部分与第1引线的重叠部的至少一部分一起被绝缘带覆盖。绝缘带具有基材层和第1粘合层，基材层具有第1有机层、及夹设在第1有机层与第1粘合层之间的第2有机层，第1有机层的弹性模量E1低于第2有机层的弹性模量E2。
根据本发明，即使在高能量密度的非水电解质二次电池中混入预料之外的形状或大小的异物的情况下，也能减小由该异物导致的发生内部短路的可能性。
附图说明
图1是本发明的实施方式的正极的主要部分的俯视图。
图2是图1所示的正极的主要部分的沿II-II线的向视截面图。
图3是本发明的实施方式的绝缘带的截面图。
图4是本发明的实施方式的圆筒型的非水电解质二次电池的纵向截面图。
具体实施方式
本发明的实施方式的非水电解质二次电池具备：第1电极，其具有第1集电体、及负载于第1集电体的第1活性物质层；第2电极，其具有第2集电体、及负载于第2集电体的第2活性物质层；分隔件，其夹设在第1电极和第2电极之间；非水电解质；第1引线，其与第1电极电连接；及绝缘带，其覆盖一部分第1电极。第1电极和第2电极分别可以是带状电极，还可以是平板电极。电池可以是卷绕型，还可以是层叠型。
第1集电体具有未负载第1活性物质层的露出部、且第1引线与露出部连接。露出部还可以在第1集电体的任意部位形成。
第1引线具有从露出部突出的引出部、及与露出部重叠的重叠部。引出部连接于作为外部端子的第1端子或与第1端子导通的电池内的部件。重叠部的至少一部分焊接于露出部、或通过导电性接合材料与露出部接合。
绝缘带覆盖第1引线的重叠部的至少一部分及第1集电体的露出部的至少一部分。通过绝缘带，能够抑制第1集电体的露出部与第2活性物质层的短路。
绝缘带具有基材层和第1粘合层。基材层具有第1有机层、及夹设在第1有机层与第1粘合层之间的第2有机层。第1有机层和第2有机层均为薄膜状。第1粘合层包含粘合剂，发挥使绝缘带附着于集电体的露出部等的作用。在第1有机层与第2有机层之间进而还可以具有第2粘合层。第2粘合层包含粘合剂，发挥使第1有机层与第2有机层接合的作用。
考虑到电池的高能量密度化的进展，充分考虑到确保在电池内混入预料之外的的异物时的安全性，则需要设计绝缘带。
关于这点，第1有机层的弹性模量E1低于第2有机层的弹性模量E2。即，基材层的外面侧(不具有第1粘合层的表面侧)被具有高缓冲性的第1有机层覆盖，在距离第1电极表面近的内面侧配置有弹性模量高、结实的第2有机层。
绝缘带所涉及的内部短路的发生机理中，难以设想出最初异物进入至第1粘合层与第1电极表面之间。可认为异物最初突破配置在外面侧的第1有机层，达到第1粘合层。此时，由异物导致的压缩应力较强地作用于第1有机层，但通过突破第1有机层而得以缓和。然而，即使压缩应力得以缓和，若突破第1有机层的异物立即到达第1粘合层，则锐利的异物的端部容易通过第1粘合层并达到第1电极的表面，产生内部短路。
另一方面，在第1有机层的内侧存在弹性模量高、结实的第2有机层时，突破第1有机层的异物无法对第2有机层赋予突破第2有机层程度的压缩应力，从而被阻止到达第1粘合层。因此，使内部短路的发生概率显著减少。
需要说明的是，结实的第2有机层的边缘与第1电极的表面接触时，可能会使第1电极断裂。若第1电极断裂，则电池的性能劣化，但通过至少局部地遮断电流，从而能够阻止剧烈的发热。因此，可确保安全性。
此处，弹性模量E1和弹性模量E2是例如在20℃下的拉伸弹性模量(杨氏模量)。拉伸弹性模量依据JIS K7161中记载的方法求出。在此情况下，弹性模量E2优选200～2000kgf/mm2。弹性模量E1优选10～180kgf/mm2。另外，为了平衡良好地发挥由第1有机层带来的缓冲性及由第2有机层带来的阻止短路部分的效果，E2/E1比期望为2～200。
考虑到确保缓冲性，第1有机层的熔点或热解温度(MP1)例如优选100～200℃。第2有机层的熔点或热解温度(MP2)期望为高者。其中，MP2过高时，弹性模量E2变得过高，使正极断裂的概率增高，因此例如优选300～700℃。为了平衡良好地发挥由第1有机层带来的缓冲性及由第2有机层带来的抑制短路部分的效果，MP1与MP2的温度差ΔT例如为100～600℃即可。
在对电极施加大的张力时容易产生内部短路。因此，在第1电极和第2电极分别为带状电极、电池为卷绕型的情况下，上述绝缘带发挥特别显著的内部短路抑制的效果。卷绕型电池可以是与卷绕轴垂直的截面为圆形的圆筒形电池，还可以是这样的截面为扁平的矩形或近似楕圆形状的方形电池。
卷绕型电池中，隔着分隔件卷绕第1电极和第2电极而形成了电极组。电极组与非水电解质同时收纳于电池罐中。能量密度高的电池中，电极组的横截面积S1与由电池罐的内周面包围的区域(中空区域)的横截面积S2例如满足0.95≤S1/S2，有时还满足0.97≤S1/S2。S1/S2比的上限为1，S1/S2比越接近1，发电元件越以高密度被填充在电池罐内。因此，对各电极所施加的张力也大，抑制内部短路的必要性大。需要说明的是，横截面积是指与电极组或中空区域的卷绕轴垂直的截面的面积。
更具体而言，S1是在与电极组的卷绕轴垂直的截面中，由该外周的轮廓包围的面积。S2与S1的差成为在电极组的外周面与电池罐的内周面之间形成的空隙大小的指标。能量密度高的电池中，在电池罐内装有尽可能多的发电元件。因此，上述间隙变小，S1/S2比接近1。需要说明的是，S1和S2可以通过对卷绕型电池的X射线计算机断层图像(X射线CT图像)进行分析而求出。即，S1由具备浸渗有非水电解质的状态的电极组的完成电池的X射线CT图像求出。S1/S2比可以对CT图像进行二值化处理并基于图像的明暗来计算。
从提高缓冲性的观点出发，第1有机层的厚度T1越大越好。因此，T1优选10μm以上、更优选20μm以上。另外，第1有机层的厚度T1期望大于第2有机层的厚度T2、更优选1＜T1/T2≤1.5、进一步优选1.1≤T1/T2≤1.5。其中，T1过大而使绝缘带变得过厚时，对电极所赋予的压力增大，同时电池的能量密度减少。因此，第1有机层的厚度T1优选40μm以下。
另一方面，抑制内部短路扩大的效果不会受到第2有机层的厚度T2的严重影响，因此T2例如为5μm以上即可。另外，第2有机层的厚度T2过大时，绝缘带变得过厚。因此，T2优选40μm以下、更优选35μm以下。
作为第1有机层，优选聚烯烃膜。聚烯烃膜是以聚烯烃作为主要成分的树脂薄膜，虽然耐热性低但弹性模量E1低，缓冲性优异。其中，聚丙烯在20℃下的拉伸弹性模量(杨氏模量)为112～158kgf/mm2，在缓冲性高且熔点(MP1)为相对较高的168℃方面优选。聚烯烃膜可以包含除聚烯烃以外的树脂成分，还可以包含无机颗粒等填料。其中，从提高缓冲功能的观点出发，聚烯烃膜中包含的树脂成分的90质量％以上期望为聚烯烃(特别是聚丙烯)。
作为第2有机层，优选聚酰亚胺膜。聚酰亚胺膜是以聚酰亚胺作为主要成分的树脂薄膜，耐热性高、弹性模量E2也高。聚酰亚胺不具有熔点，热解温度(MP2)为500℃以上。另外，聚酰亚胺在20℃下的拉伸弹性模量(杨氏模量)为225～281kgf/mm2。聚酰亚胺膜可以包含除聚酰亚胺以外的树脂成分，还可以包含无机颗粒等填料。其中，从提高抑制内部短路扩大的功能的观点出发，聚酰亚胺膜中包含的树脂成分的90质量％以上期望为聚酰亚胺。
第1粘合层和第2粘合层中的至少一者(以下也简称为粘合层)除了粘合剂之外还可以包含绝缘性无机填料。由此，能够提高粘合层的耐热性且提高粘合层在高温下的电阻。其中，第2粘合层期望具有提高耐热性和电阻的功能而优于具有粘合性。因此，优选至少第2粘合层包含绝缘性无机填料。
从提高耐热性和电阻的观点出发，第2粘合层中的绝缘性无机填料的含量期望为20质量％以上、更期望为30质量％以上。其中，考虑到粘接性，第2粘合层中的绝缘性无机填料的含量期望为50质量％以下。
此处，高能量密度的非水电解质二次电池是指具有例如为500Wh/L以上、特别是具有600Wh/L以上或700Wh/L以上的体积能量密度的电池。体积能量密度是指将电池的额定电压与额定容量的乘积除以电池体积而得到的特性值。
以下参照附图进一步详细地说明本发明的一实施方式的锂离子二次电池。此处，假定第1电极为正极、第2电极为负极的情况来进行说明，但不限定于此，本发明还包括第1电极为负极、第2电极为正极的情况。
(正极)
正极具有正极集电体和负载于正极集电体的正极活性物质层。其中，正极集电体设置有不具有正极活性物质层的露出部。露出部可以是正极集电体的两面不具有正极活性物质层的两面露出部，也可以是正极集电体的单面不具有正极活性物质层的(即，另一面具有正极活性物质层的)单面露出部。对露出部的形状没有特别限定，在带状电极的情况下，期望为以80～100度的角度与正极集电体的长度方向相交的窄幅狭缝状。从抑制能量密度降低的观点出发，狭缝状的露出部的宽度期望为3mm～20mm。
作为正极集电体，可使用片状的导电性材料，其中优选金属箔。作为形成金属箔的金属，优选铝、铝合金、不锈钢、钛、钛合金等。正极集电体的厚度例如为1～100μm，优选为10～50μm。
锂离子二次电池的正极活性物质层含有正极活性物质、导电剂、粘结剂等。正极活性物质是能够吸附和释放锂离子的材料，优选使用例如含锂复合氧化物。含锂复合氧化物包括通过氧化还原而改变价数的过渡金属。作为过渡金属，可列举出：钒、锰、铁、钴、镍、钛等。更具体而言，可以例示出LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNix1Mny1Co1-(x1+y1)O2、LiNix2Coy2M1-(x2+y2)O2、αLiFeO2、LiVO2等。在此，x1和y1为0.25≤x1≤0.5、0.25≤y1≤0.5，x2和y2为0.75≤x2≤0.99、0.01≤y2≤0.25，M为选自由Na、Mg、Sc、Y、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Ag、Zn、Al、Ga、In、Sn、Pb和Sb组成的组中的至少一种元素。
作为正极活性物质层所含的导电剂使用炭黑、石墨、碳纤维等。导电剂的量相对于正极活性物质100质量份为例如0～20质量份。作为活性物质层所含的粘结剂使用氟树脂、丙烯酸类树脂、橡胶颗粒等。粘结剂的量相对于活性物质100质量份为例如0.5～15质量份。
正极活性物质层可如下形成：将含有正极活性物质、粘结剂、导电剂等的正极合剂与分散介质一起混炼而制备正极糊剂，将正极糊剂涂布在正极集电体表面的规定区域，进行干燥、压延而形成。作为分散介质，使用有机溶剂、水等。作为有机溶剂，优选使用例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，但没有特别限定。正极糊剂的涂布可以使用各种涂布机进行。涂布后的干燥可以是自然干燥，还可以在加热下进行。正极活性物质层的厚度例如为70μm～250μm、优选100μm～200μm。
正极集电体设置不具有正极活性物质层的露出部。在带状的正极的情况下，通过将正极糊剂间断地涂敷在正极集电体上，从而能够在正极的长度方向上的端部或除了端部以外的区域(例如与两端部相距正极长度的20％以上的距离的位置)形成露出部。此时，期望露出部为从带状的正极集电体的宽度方向的一端部起至另一端部为止均露出的狭缝状的露出部。需要说明的是，也可以从正极上剥离正极活性物质层的一部分来形成露出部。
露出部与例如带状(长条状)的正极引线(第1引线)进行电连接。例如，正极引线的与露出部重叠的部分(重叠部)的至少一部分通过焊接而与露出部接合。然后，将正极集电体的露出部的至少一部分(优选露出部的面积的90％以上)与正极引线的重叠部的至少一部分(优选重叠部的面积的90％以上)一起用绝缘带覆盖。
作为正极引线13的材料使用例如铝、铝合金、镍、镍合金、铁、不锈钢等。正极引线13的厚度例如为10μm～120μm，优选为20μm～80μm。对正极引线13的尺寸没有特别限定，例如为宽度2mm～8mm、长度20mm～80mm的带状。
图1是本发明的一实施方式的带状的正极的主要部分的俯视图，图2是图1所示的正极的主要部分的沿II-II线的向视截面图。在带状的正极10的除了正极集电体11的一部分以外的两面均具有正极活性物质层12。正极集电体11的单面设置有从正极集电体11的宽度方向的一端部至另一端部均露出的、狭缝状的露出部11a。露出部11a的宽度W取决于电池的尺寸，但通常比正极引线13的宽度更宽，例如为3mm～20mm，期望为5mm～16mm。露出部11a上焊接有带状的正极引线13的重叠部13a的一部分。重叠部的长度D(从重叠部13a与引出部13b的边界起直至距离边界最远的重叠部13a的位置为止的距离)取决于电池的尺寸。长度D例如为10mm～60mm，为正极集电体11的宽度L(短边方向的长度)的5％～100％，优选为20％～95％。
从最大限度地提高防止内部短路的效果的观点出发，绝缘带14覆盖露出部11a的整面、且覆盖正极引线13的重叠部13a的整面。绝缘带14具有基材层141和第1粘合层142，介由第1粘合层142粘接于露出部11a。
为了使露出部11a可靠地被绝缘带14覆盖，绝缘带14优选从正极10的宽度方向的两端部突出。关于从正极10突出的宽度，在各端部分别优选设为0.5mm以上。另外，为了不阻碍电池的高能量密度化，从正极10突出的宽度优选设为20mm以下。同样地，绝缘带14在正极活性物质层12上从露出部11a的宽度方向的两端部突出。关于向正极活性物质层12上突出的宽度，在各端部分别优选设为0.5mm以上且优选设为5mm以下。
接着，对绝缘带进行更详细的说明。
如图3所示，绝缘带14具有基材层141和第1粘合层142。基材层141具备第1有机层141a、第2有机层141b、及夹设在它们之间的第2粘合层141c。
第1有机层141a优选包含聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等。其中，优选聚丙烯。第1有机层141a为聚丙烯膜时，聚丙烯膜可以包含除了聚丙烯以外的材料，还可以由聚丙烯和除了聚丙烯以外的树脂的聚合物合金形成。其中，聚丙烯膜中包含的聚丙烯的含量期望为90质量％以上。
第2有机层141b优选包含聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚等。其中，优选聚酰亚胺、全芳香族聚酰胺(aramid)等、特别优选聚酰亚胺。第2有机层141b为聚酰亚胺膜时，聚酰亚胺膜可以包含除聚酰亚胺以外的材料，还可以由聚酰亚胺与除了聚酰亚胺以外的树脂的聚合物合金形成。其中，聚酰亚胺膜中包含的聚酰亚胺的含量期望为90质量％以上。
聚酰亚胺是重复单元中含有酰亚胺键的高分子的总称。其中，芳香族化合物优选通过酰亚胺键直接连接而成的芳香族聚酰亚胺。芳香族聚酰亚胺具有在芳香环与芳香环之间夹着酰亚胺键的共轭结构，具有刚性且牢固的分子结构。对聚酰亚胺的种类没有特别限定，可以是聚均苯四酰亚胺之类的全芳香族聚酰亚胺，也可以是聚醚酰亚胺之类的半芳香族聚酰亚胺，还可以是使双马来酰亚胺与芳香族二胺反应而得到的热固性聚酰亚胺。
接着，作为第1粘合层和第2粘合层中包含的粘合剂，可以使用各种树脂材料。例如可以使用丙烯酸类树脂、天然橡胶、合成橡胶(丁基橡胶等)、有机硅、环氧树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂等。可以单独使用它们，还可以组合使用多种。粘合剂根据需要还可以包含增粘剂、交联剂、防老剂、着色剂、抗氧化剂、链转移剂、增塑剂、软化剂、表面活性剂、防静电剂等添加剂、微量的溶剂。第1粘合层和第2粘合层中可以使用相同的粘合剂，还可以使用不同的粘合剂。第1粘合层和第2粘合层的组成既可以相同也可以不同。
第1粘合层142和第2粘合层141c中的至少一者还可以包含绝缘性无机填料。作为绝缘性无机填料，优选使用颗粒状或纤维状的金属化合物，绝缘性无机填料的90质量％以上期望为金属化合物。其中，金属化合物颗粒容易均匀地分散在粘合层中。颗粒形状没有特别限定，可以是球状、鳞片状、晶须状等。绝缘性无机填料可以单独使用1种，还可以组合使用多种。
作为金属化合物，可以使用金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等。其中，从绝缘性高、价格便宜方面考虑，优选金属氧化物。作为金属氧化物，可以列举出氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、氧化锆、氧化镁等。
金属化合物颗粒的平均粒径根据粘合层的厚度进行适宜设计即可。金属化合物颗粒的平均粒径(体积基准的粒度分布中的中值粒径)例如期望为2μm以下、更期望为1μm以下。考虑到在粘合层中的分散性，金属化合物颗粒的平均粒径期望为50nm以上。
第1粘合层的厚度Tad1例如期望为5μm～15μm或5μm～10μm。通过将第1粘合层的厚度Tad1设为5μm以上，从而容易确保高的粘合性和电阻。通过将第1粘合层的厚度Tad1设为15μm以下，从而容易设计薄的绝缘带。另一方面，第2粘合层的厚度Tad2例如期望为5μm～15μm。
从电池的高能量密度化的观点出发，绝缘带的厚度Tall期望为80μm以下、更期望为70μm以下。其中，绝缘带过薄时，有强度和绝缘性不足的可能性。为了确保绝缘带有足够的强度和绝缘性，期望将绝缘带的厚度Tall设为20μm以上、进一步期望设为30μm以上。
(负极)
负极具有负极集电体和负载于负极集电体的负极活性物质层。通常，在负极集电体也设置不具有负极活性物质层的露出部。露出部例如也可以连接有带状的负极引线(第2引线)。
作为负极集电体，使用片状的导电性材料，其中优选金属箔。作为形成金属箔的金属，优选铜、铜合金、镍、镍合金、不锈钢等。负极集电体的厚度例如为1～100μm，优选为2～50μm。
锂离子二次电池的负极活性物质层含有负极活性物质、粘结剂等。负极活性物质为能够吸附和释放锂离子的材料，可以使用碳材料(天然石墨、人造石墨等各种石墨、中间相碳微球颗粒、硬碳等)、以低于正极的电位进行锂离子的吸附和释放的过渡金属化合物、合金系材料等。作为合金系材料，可列举出硅、硅氧化物、硅合金、锡、锡氧化物、锡合金等。其中，优选组合使用碳材料和硅氧化物。负极活性物质中的合金系材料的含量优选5～30质量％、更优选10质量％～30质量％、进一步优选15质量％～30质量％。
作为负极活性物质层中所含的粘结剂使用氟树脂、丙烯酸类树脂、橡胶颗粒、纤维素树脂(例如羧甲基纤维素)等。粘结剂的量相对于活性物质100质量份为例如0.5～15质量份。
负极活性物质层可如下形成：将含有负极活性物质、粘结剂等的负极合剂与分散介质一起混炼而制备负极糊剂，将负极糊剂涂布在负极集电体表面的规定区域，进行干燥、压延而形成。作为分散介质，与正极糊剂同样地使用有机溶剂、水等。负极糊剂的涂布可以与正极同样地进行。负极活性物质层的厚度为例如70μm～250μm，优选为100μm～200μm。
(非水电解质)
非水电解质可通过在非水溶剂中溶解锂盐而制备。作为非水溶剂，可以例示出例如：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等环状碳酸酯；碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等链状碳酸酯；γ-丁内酯等内酯；甲酸甲酯、乙酸甲酯等链状羧酸酯；1,2-二氯乙烷等卤代烷烃；1,2-二甲氧基乙烷等烷氧基烷烃；4-甲基-2-戊酮等酮；五氟丙基甲基醚等链状醚；1,4-二噁烷、四氢呋喃等环状醚；乙腈等腈；N,N-二甲基甲酰胺等酰胺；3-甲基-2-噁唑烷酮等氨基甲酸酯；亚砜(环丁砜、二甲基亚砜等)、1,3-丙磺酸内酯等含硫化合物；或这些溶剂的氢原子被氟原子等卤素原子取代而成的卤素取代物等。非水溶剂可以单独使用或将两种以上组合使用。
作为锂盐，可以使用例如LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiClO4、LiAlCl4、Li2B10Cl10等。锂盐可以单独使用或将两种以上组合使用。非水电解质中的锂盐浓度为例如0.5～1.7mol/L，优选为0.7～1.5mol/L。
(分隔件)
作为分隔件，可以使用树脂制的微多孔膜、无纺布等。作为构成分隔件的树脂，可以例示出例如：聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃；聚酰胺；聚酰胺酰亚胺；聚酰亚胺等。分隔件的厚度为例如5～50μm。
图4是本发明的一实施方式的圆筒型锂离子二次电池的一个例子的纵向截面图。
锂离子二次电池100是包含卷绕型的电极组、以及未图示的非水电解质的卷绕型电池。电极组包含带状的正极10、带状的负极20和分隔件30，正极连接有正极引线13，负极连接有负极引线23。需要说明的是，正极引线13仅示出引出部13b，省略了重叠部和绝缘带的图示。
正极引线13的一端与正极10的露出部连接，另一端与封口板90连接。封口板90具备正极端子15。负极引线23的一端与负极20连接，另一端与成为负极端子的电池外壳70的底部连接。电池外壳70为有底圆筒型的电池罐，长边方向的一端开口，另一端的底部成为负极端子。电池外壳70为金属制，例如由铁形成。铁制的电池外壳(电池罐)70的内表面通常实施镀镍。在电极组的上方和下方以夹持电极组的方式分别配置有树脂制的上部绝缘板80和下部绝缘板60。
需要说明的是，电池的形状不限于圆筒型，例如也可以为方型或扁平型。电池外壳也可以由层压膜形成。
[实施例]
以下基于实施例进一步详细地说明本发明。但是本发明不受以下实施例限定。
《实施例1》
(1)正极的制作
将作为正极活性物质的100质量份的LiNi0.82Co0.15Al0.03O2、1.0质量份的乙炔黑、0.9质量份的聚偏氟乙烯(粘结剂)和适量的NMP混合而制备正极糊剂。将得到的正极糊剂均匀地涂布在成为正极集电体的厚度20μm的铝箔的两面，进行干燥后压延，从而制作了宽度为58mm的带状的正极。其中，在正极的长边方向的中央附近的两面设有从正极集电体的宽度方向的一端部至另一端部均露出的狭缝状的露出部。此时，露出部的宽度W设为6.5mm。
然后，在正极集电体的露出部重叠宽度3.5mm、长度68mm的带状的铝制正极引线，以引出部的长度为15mm、重叠部的长度(长度D)为53mm的方式进行定位，并将重叠部焊接在露出部。
然后，以覆盖露出部的整面和重叠部的整面的方式在正极上粘贴绝缘带。此时，为了通过绝缘带可靠地覆盖露出部，而使绝缘带从正极的宽度方向的两端部分别各突出2mm。另外，使绝缘带在正极活性物质层上分别从露出部的宽度方向的两端部突出各2mm。
此处，使用了具备厚度60μm的基材层和厚度7μm的第1粘合层的绝缘带(总厚度67μm)。其中，基材层具备：厚度30μm的聚丙烯100％的聚丙烯(PP)膜(第1有机层)、厚度25μm的聚酰亚胺100％的聚酰亚胺(PI)膜(第2有机层)、及夹设在第1有机层与第2有机层之间的厚度5μm的第2粘合层。
PP的拉伸弹性模量(E1)为130kgf/mm2、PI的拉伸弹性模量(E2)为250kgf/mm2。
作为聚酰亚胺使用具有下述式(1)所示骨架的非热塑性聚酰亚胺。具有下述结构的聚酰亚胺例如通过均苯四酸酐与二氨基二苯基醚的反应来合成。
第1粘合层和第2粘合层分别使用了以丙烯酸类树脂作为主要成分的丙烯酸系粘合剂。
(2)负极的制作
将作为负极活性物质的平均颗粒径为约20μm的鳞片状的人造石墨100质量份、1质量份的苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)(粘结剂)、1质量份的羧甲基纤维素(增稠剂)和水混合而制备负极糊剂。将得到的负极糊剂均匀地涂布在成为负极集电体的厚度8μm的铜箔的两面，进行干燥后压延，从而制作了宽度59mm的带状的负极。其中，在负极的卷绕结束侧的端部的两面设有从负极集电体的宽度方向的一端部至另一端部均露出的露出部。
然后，在负极集电体的露出部重叠宽度3mm、长度40mm的带状的镍制负极引线并与正极同样地进行定位，并将重叠部焊接在露出部。
(3)电极组的制作
隔着分隔件对正极和负极进行层叠、卷绕而形成电极组。此时，如图4所示那样，使正极引线的引出部从电极组的一端面突出、使负极引线的引出部从另一端面突出。
(4)非水电解质的制备
在碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯的混合溶剂(体积比1：1：8)中以达到1.4mol/L的浓度的方式溶解LiPF6，从而制备了非水电解质。
(5)电池的制作
在对内表面实施了镀镍的铁制电池罐(直径18mm、高度65mm)中收纳被下部绝缘环和上部绝缘环夹住的电极组。此时，使负极引线夹在下部绝缘环与电池罐的底部之间。另外，使正极引线从上部绝缘环中心的贯通孔中通过。接着，使电极棒从电极组中心的中空部和下部绝缘环中心的贯通孔中通过，将负极引线的一端部焊接在电池罐的内底面。另外，将从上部绝缘环的贯通孔引出的正极引线的一端部焊接在周缘部具备垫圈的封口板的内表面。然后，在电池罐的开口附近进行开槽，在电池罐中注入非水电解质而使其含浸于电极组。然后用封口板封堵电池罐的开口，隔着垫圈将电池罐的开口端部铆接于封口板的周缘部，从而完成了圆筒型的非水电解质二次电池(能量密度700Wh/L)。此时，电极组的横截面积S1与由电池罐的内周面包围的区域的横截面积S2的比：S1/S2为0.97。
《实施例2》
为了使聚丙烯膜(第1有机层)与聚酰亚胺膜(第2有机层)接合而未形成第2粘合层，在180℃下对聚丙烯膜和聚酰亚胺膜进行热熔接，除此以外与实施例1同样地制作了电池。基材层的厚度为55μm。
《实施例3》
在第2粘合层分散绝缘性无机填料，除此以外与实施例1同样地制作了电池。此处，作为第2粘合层使用了丙烯酸系粘合剂80质量份与氧化铝颗粒(平均粒径0.7μm)20质量份的混合物。
《实施例4》
作为第2有机层使用聚苯硫醚(PPS)代替聚酰亚胺膜，除此以外与实施例3同样地制作了电池。PPS的拉伸弹性模量(E2)为337kgf/mm2，熔点(MP2)为290℃。
《比较例1》
将聚酰亚胺膜和聚丙烯膜的配置反转，在聚丙烯膜上形成了第1粘合层，除此以外与实施例3同样地制作了电池。因此，聚酰亚胺膜比聚丙烯膜更靠近正极的表面。
《比较例2》
聚酰亚胺膜的厚度变更为55μm，在基材上未设置聚丙烯膜和第2粘合层，除此以外与实施例1同样地制作了电池。
《比较例3》
将聚丙烯膜的厚度变更为55μm，在基材上未设置聚酰亚胺膜和第2粘合层，除此以外与实施例1同样地制作了电池。
将绝缘带的构成汇总示于表1。
[表1]
[评价]
(刺穿强度)
依据JIS Z 1707(1998)测定了绝缘带的刺穿强度。
具体而言，从基材层不具有第1粘合层的外面侧、将直径1.0mm、前端形状为半径0.5mm的半圆形的针以50mm/分钟的速度刺穿绝缘带，测定针贯通为止的最大应力作为刺穿强度。将试验结果示于表1。
由表1可知，使用比较例1～3的绝缘带时，刺穿强度低，使用实施例1～4的绝缘带时，刺穿强度大幅提高。另外，由实施例3与比较例1的对比，明确了聚丙烯膜和聚酰亚胺膜的配置反转时，刺穿强度有较大差异。
需要说明的是，上述实施方式中，对基材层具备第1有机层和第2有机层的2层树脂薄膜的情况进行了说明，但树脂薄膜还可以是3层以上。在此情况下，只要在与第1有机层的第2有机层侧的表面相反侧的表面重叠第三树脂薄膜即可。
产业上的可利用性
本发明的非水电解质二次电池适合作为笔记本电脑、手机等电子产品的驱动源、需要高输出的蓄电装置、电动汽车、混合动力汽车、电动工具等的电源。
附图标记说明
10 正极
11 正极集电体
11a 正极集电体的露出部
12 正极活性物质层
13 正极引线
13a 重叠部
13b 引出部
14 绝缘带
141 基材层
141a 第1有机层
141b 第2有机层
141c 第2粘合层
142 第1粘合层
15 正极端子
20 负极
23 负极引线
30 分隔件
60 下部绝缘板
70 电池外壳
80 上部绝缘板
90 封口板
100 锂离子二次电池

Claims (7)

1.一种非水电解质二次电池，其具备：
第1电极，其具有第1集电体、及负载于所述第1集电体的第1活性物质层；
第2电极，其具有第2集电体、及负载于所述第2集电体的第2活性物质层；
分隔件，其夹设在所述第1电极与所述第2电极之间；
非水电解质；
第1引线，其与所述第1电极电连接；以及
绝缘带，其覆盖一部分所述第1电极，
所述第1集电体具有未负载所述第1活性物质层的露出部、且所述第1引线与所述露出部连接，
所述第1引线具有从所述露出部突出的引出部、及与所述露出部重叠的重叠部，
所述第1集电体的所述露出部的至少一部分与所述第1引线的所述重叠部的至少一部分一起被所述绝缘带覆盖，
所述绝缘带具有基材层和第1粘合层，
所述基材层具有第1有机层、及夹设在所述第1有机层与所述第1粘合层之间的第2有机层，
所述第1有机层的弹性模量E1低于所述第2有机层的弹性模量E2。
2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，能量密度为500Wh/L以上。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，所述第1有机层的厚度T1大于所述第2有机层的厚度T2。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质二次电池，其中，所述第1有机层为聚丙烯膜。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的非水电解质二次电池，其中，所述第2有机层为聚酰亚胺膜。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的非水电解质二次电池，其中，在所述第1有机层与所述第2有机层之间具有第2粘合层。
7.根据权利要求6所述的非水电解质二次电池，其中，所述第2粘合层包含20质量％以上的绝缘性无机填料。
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