CN109478631B - 非水电解质二次电池 - Google Patents
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Abstract
锂二次电池的正极具备覆盖露出部上的电极片的绝缘带。绝缘带是多层结构，所述多层结构包含：有机材料层、包含有机材料和无机材料的复合材料层、及粘接剂层，复合材料层中的无机材料为复合材料层的重量的20％以上，无机材料包含选自由金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、和金属碳化物组成的组中的至少1种。通过有机材料层确保刺穿强度，通过复合材料层确保耐热性。
Description
技术领域
本发明涉及非水电解质二次电池。
背景技术
以往提出了使用保护带来提高正极或负极的绝缘性的锂二次电池。
专利文献1中记载了抑制在集电体与引线接触的部分的集电体破裂的锂二次电池。
图6A、图6B是专利文献1中记载的锂二次电池的正极的结构图，图6A是从集电体的一个主表面侧观察的部分顶视图、图6B是沿着图6A中的线VIB-VIB的截面图。
在未形成正极合剂层21B的两面未涂布部21b的正极集电体露出面21a上形成平面外形为矩形的保护层28。保护层28形成于两面未涂布部21b的大致中央。具体而言，以保护层28的一部分夹设于引线25的下边缘与引线25的两侧边缘的一部分与正极集电体露出面21a之间的方式、使保护层28的中央的一部分夹设于引线25的下端部分与正极集电体露出面21a之间。作为保护层28，例如可列举出：树脂层、无机材料层等，作为树脂层，可列举出：树脂膜、树脂带等。作为树脂膜，可列举出：涂布了PVDF(聚偏氟乙烯)膜等树脂的树脂涂布膜。作为树脂带，可列举出：PP(聚丙烯)带、PI(聚酰亚胺)带、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)带等，作为无机材料层等，可列举出：无机带等。对于保护带27，在正极集电体21A的一个主表面侧，覆盖正极集电体露出面21a、引线25和保护层28，在正极集电体21A的另一主表面侧，覆盖正极集电体露出面21a。该保护带27是例如防止在电池异常时分隔件等破裂、正极21与负极22接触时的电池发热的物质，保护带27例如为树脂带等。
另外，作为在不同部位使用带(tape)的物质，专利文献2中记载了：由复合材料带形成绝缘带，复合材料带具有形成基底层的有机材料和分散在有机材料中的无机材料，相对于复合材料带的整体重量，无机材料为20％～80％的含有率。
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2010-192462号公报
发明内容
专利文献1中，仅假想出由箔破裂导致的异常模式，而无法防止由异物(具有导电性)导致的短路。特别是在集电体的露出部与电极片(引线)的接合部附近、或在露出部与活性物质层(合剂层)的边界部附近混入了异物的情况下，为了防止短路，不仅要求覆盖它们的带的耐热性同时还要求刺穿强度。此处所述的耐热性是指抑制由热导致的带的变形变质的特性，其结果，能够抑制由持续短路所导致的电池发热。然而，为了确保带的基材的耐热性，需要提高无机材料的含有率，但若提高无机材料的含有率则会使刺穿强度降低。相反，为了确保带的基材的刺穿强度而需要降低无机材料的含有率，但会使耐热性降低。
本发明是鉴于上述现有技术所具有的课题而完成的，其目的在于提供兼顾了耐热性和刺穿强度(机械强度)的非水电解质二次电池。
本发明的一个方式的非水电解质二次电池具有正极和负极，正极和负极中的至少任一者的电极具备：集电体、形成于集电体上的活性物质层、与未形成活性物质层而集电体露出的露出部接合的电极片、及覆盖露出部上的电极片的绝缘带。绝缘带是多层结构，所述多层结构包含：以有机材料作为主体的有机材料层、及包含有机材料和无机材料的复合材料层。复合材料层中的无机材料为复合材料层的重量的20％以上。无机材料包含选自由金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、和金属碳化物组成的组中的至少1种。
本发明的其它方式的非水电解质二次电池具有正极和负极，正极和负极中的至少任一者的电极具备：集电体、形成于集电体上的活性物质层、及覆盖未形成活性物质层而集电体露出的露出部与活性物质层的边界部的绝缘带。绝缘带是多层结构，所述多层结构包含：以有机材料作为主体的有机材料层、及包含有机材料和无机材料的复合材料层。复合材料层中的无机材料为复合材料层的重量的20％以上。无机材料包含选自由金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、和金属碳化物组成的组中的至少1种。
根据本发明，通过有机材料层与复合材料层的多层结构，能够同时确保绝缘带的耐热性和刺穿强度(机械强度)。因此，根据本发明，能够抑制由异物混入导致的短路，且即使发生短路也能够确保耐热性，能够抑制电池温度上升。
附图说明
图1是实施方式的绝缘带的部分截面图。
图2是其它实施方式的绝缘带的部分截面图。
图3是其它实施方式的绝缘带的部分截面图。
图4A是示出本实施方式的非水电解质二次电池中使用的电极的构成的一个例子的示意图，是从电极的一个主表面侧观察的部分顶视图。
图4B是沿着图4A中的线IVB-IVB的截面图。
图5A是示出本实施方式的非水电解质二次电池中使用的电极的构成的另一个例子的示意图，是从电极的一个主表面侧观察的部分顶视图。
图5B是沿着图5A中的线VB-VB的截面图。
图6A是现有技术的锂二次电池的正极的结构图，是从集电体的一个主表面侧观察的部分顶视图。
图6B是沿着图6A中的线VIB-VIB的截面图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明中的实施方式进行说明。
图1是本实施方式中的绝缘带1的部分截面图。绝缘带1由有机材料层50、包含有机材料和无机材料的复合材料层52、及粘接剂层54构成。
有机材料层50只要是以有机材料作为主体的层就没有特别限制，例如还可以使用PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)、PI(聚酰亚胺)、PP(聚丙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等。特别优选使用刺穿强度高的PI。有机材料层50的厚度是任意的，可以设为例如25μm。
需要说明的是，有机材料层的有机材料为有机材料层的重量的90重量％以上、优选不包含无机材料。
复合材料层52以有机材料作为基底，并将无机材料以规定的粉末形状分散在基底层的内部而构成。无机材料相对于复合材料层52的重量为20％以上的含有率。需要说明的是，在本说明书中％表示重量％。作为有机材料，可以使用橡胶系树脂、丙烯酸类树脂、环氧系树脂或者有机硅系树脂等，没有特别限定。其中，为了提高有机材料与粘接剂层54的亲和性，复合材料层52的有机材料和粘接剂层54由同系树脂系构成是适宜的。
无机材料包含选自由金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物和金属碳化物组成的组中的至少1种。作为金属氧化物，例如可列举出：氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化镍、氧化硅、氧化锰等，其中，从非传导性、高熔点等的观点出发，优选氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化镍等。作为金属氮化物，例如可列举出：氮化钛、氮化硼、氮化铝、氮化镁、氮化硅等，其中，从非传导性、高熔点等的观点出发，优选氮化钛、氮化硼、氮化铝等。作为金属氟化物，例如可列举出：氟化铝、氟化锂、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化钡等，其中，从非传导性、高熔点等的观点出发，优选氟化铝、氟化锂、氟化钠、氟化镁等。作为金属碳化物，例如可列举出：碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化钨等，其中，从非传导性、高熔点等的观点出发，优选碳化硅、碳化硼、碳化钛等。
粘接剂层54只要是对粘贴部位(后述的电极片等)具有粘接性的材质就没有特别限制，从粘贴作业容易方面等考虑，优选为在室温下具有粘接性的树脂、例如优选由橡胶系树脂、丙烯酸类树脂、有机硅系树脂等构成。需要说明的是，绝缘带1只要至少由有机材料层50和复合材料层52构成即可，粘接剂层54并非为必须的构成要素。在使用未设置粘接剂层54的绝缘带1的情况下，例如，在粘贴部位涂布粘接剂，在其上粘贴绝缘带1即可。
如上所述，为了确保带的基材的耐热性而需要提高无机材料的含有率，但若提高无机材料的含有率则使刺穿强度降低。相反，为了确保基材的刺穿强度而需要降低无机材料的含有率，但使耐热性降低。
因此，在本实施方式中，通过如图1所示设为有机材料层50/复合材料层52/粘接剂层54的3层结构(实质上是有机材料层50/复合材料层52的2层结构)，而并非设为现有技术那样的复合材料层与粘接剂层的2层结构(实质上复合材料层的1层结构)，从而实现了兼顾耐热性和刺穿强度。
即，通过将复合材料层52的无机材料的含有率设为20％以上，从而提高复合材料层52的耐热性。仅此一点虽然使刺穿强度降低，但通过有机材料层50来确保刺穿强度，作为绝缘带1整体能够同时确保耐热性和刺穿强度。
复合材料层52中的无机材料的含有率相对于复合材料层52的重量优选为20％以上、特别优选35％～80％。即，无机材料的含有率少、低于20％时，增大耐热性的效果降低，无机材料的含有率多至超过80％的程度时，难以作为带发挥作用。
无机材料可以均匀地分散在复合材料层52中，还可以以具有浓度梯度的方式分散。作为具有浓度梯度的分散方式，从提高绝缘带1的强度方面考虑，优选以从与有机材料层50接触的复合材料层52的面朝向与粘接剂层54接触的复合材料层52的面、无机材料的含有率增高的方式分散。此处，粘接剂层54与粘贴部位(电极片等)接触，因此如果将上述内容换言之，复合材料层52中的无机材料优选以随着靠近电极片等的粘贴部位、无机材料的含有率增高的方式分散在复合材料层52中。
需要说明的是，相对于除了粘接剂层54之外的层的整体重量(有机材料层50与复合材料层52的总重量)，无机材料的重量的上限值优选为低于20％。无机材料的该重量的上限值进一步优选为10％以下。作为无机材料的该重量的下限值，优选为5％以上。由此，通过提高复合材料层52的无机材料的重量比例(含有率)的同时相对于带整体将无机材料的重量比例(含有率)抑制得较低，从而能够提高耐热性的同时提高带的刺穿强度。
复合材料层52的厚度也是任意的，但为1μm～5μm是适宜的。即，厚度薄、低于1μm时，作为复合材料层52，增大耐热性的效果降低，厚至超过5μm的程度时，同样难以作为绝缘带发挥功能。
本实施方式的绝缘带1中，即使在设想了由异物导致的短路的情况下，也确保了机械强度(刺穿强度)，因此能够抑制短路的发生本身。
另外，假设即使由于异物而发生短路，通过复合材料层52也确保了耐热性，因此可以阻止短路的继续。
本实施方式中，如图1所示，依次层叠有机材料层50/复合材料层52/粘接剂层54而构成了绝缘带1，但还可以变更层叠顺序而设为复合材料层52/有机材料层50/粘接剂层54。
图2示出此时的绝缘带1的截面图。依次层叠复合材料层52/有机材料层50/粘接剂层54而构成。总之，期望的是包含有机材料层50、复合材料层52、及粘接剂层54而构成绝缘带1。
如前所述，无机材料可以均匀地分散在复合材料层52中，还可以以具有浓度梯度的方式分散。作为具有浓厚梯度的分散方式，在绝缘带1的强度提高方面，优选以从与有机材料层50接触的复合材料层52的面相反侧的面朝向与有机材料层50接触的复合材料层52的面、无机材料的含有率增高的方式分散。将上述内容换言之，复合材料层52中的无机材料优选：以随着靠近电极片等的粘贴部位、无机材料的含有率增高的方式分散于复合材料层52中。
另外，本实施方式中，包含有机材料层50、复合材料层52和粘接剂层54而构成了绝缘带1，但除了这些层之外还可以进而包含辅助的层。例如，还可以将复合材料层52自身制成为多层结构，改变各层中的有机材料和无机材料的重量比。
图3示出此时的绝缘带1的截面图。与图1同样地依次层叠了有机材料层50/复合材料层52/粘接剂层54，复合材料层52由复合材料层52a和复合材料层52b这2层构成。复合材料层52a和复合材料层52b的、有机材料和无机材料的重量组成比可以彼此相同或不同。其中，复合材料层52a和复合材料层52均是，无机材料为复合材料层的重量的20％以上是适宜的。需要说明的是，图3中，复合材料层52a和复合材料层52b中的有机材料和无机材料中的至少任一者可以不同。
对于复合材料层52a和复合材料层52b，将有机材料和无机材料的重量组成比彼此设为不同时，在绝缘带1的强度提高方面，优选使与粘接剂层54接触的复合材料层52b中的无机材料的含有率高于与有机材料层50接触的复合材料层52a中的无机材料的含有率。即，复合材料层52为多层时，优选以越接近电极片等的粘贴部位的层、成为无机材料的含有率越高的层的方式配置各层。
以下，对在非水电解质二次电池的电极使用了本实施方式的绝缘带1的事例进行说明。以下所示的电极示出非水电解质二次电池的正极、和负极中的至少任一者。
图4A、图4B是示出本实施方式的非水电解质二次电池中使用的电极的构成的一个例子的示意图，图4A是从电极的一个主表面侧观察的部分顶视图，图4B是沿着图4A中的线IVB-IVB的截面图。需要说明的是，图4A中，为了明确电极的构成，将绝缘带1作为透视图，用点划线示出。以下的图5A、图5B也是同样的。
如图4A、图4B所示，非水电解质二次电池中使用的电极60具备：集电体62和形成于集电体62上的活性物质层64。在图4A、图4B所示的电极60未形成活性物质层64而形成了集电体62露出的露出部62a。露出部62a例如形成于带状的电极的长度方向的大致中央部。另外，图4A、图4B所示的电极60具备电极片66，电极片66通过超声波焊接等与电极60的一个主表面侧的露出部62a接合。
图4A、图4B所示的电极60具备前述的绝缘带1。绝缘带1以覆盖电极60的一个主表面侧的露出部62a上的电极片66、露出部62a的方式附着于电极60。绝缘带1只要覆盖露出部62a上的电极片66即可，但如图4A、图4B所示，在电极片66与活性物质层64之间等具有露出部62a(边缘)的情况下，在进一步抑制由异物混入导致的短路发生方面，优选覆盖露出部62a的一部分、更优选覆盖露出部62a的整面。需要说明的是，图4A、图4B所示的电极60中，用绝缘带1覆盖露出部62a的整面，由此也覆盖了露出部62a和活性物质层64的边界部68。
图5A、图5B是示出本实施方式的非水电解质二次电池中使用的电极的构成的另一个例子的示意图，图5A是从电极的一个主表面侧观察的部分顶视图，图5B是沿着图5A中的线VB-VB的截面图。图5A、图5B所示的电极60中，例如，露出部62a形成于带状的电极的长度方向的端部。此外，绝缘带1以覆盖露出部62a与活性物质层64的边界部68的方式附着于电极60。
需要说明的是，本实施方式的非水电解质二次电池例如可以通过如下方式得到：将层叠或卷绕使用了前述的绝缘带的电极(正极、负极)和分隔件而得到的电极体与非水电解质一起收纳于电池罐、层压体等收纳体中。另外，本实施方式中的正极、负极、分隔件、非水电解质可以使用公知的材料，例如如下所述。
＜正极＞
正极具备：例如金属箔等正极集电体、和形成于正极集电体上的正极活性物质层(以下有时称为正极复合材料层)。正极集电体可以使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的薄膜等。正极复合材料层除了正极活性物质之外包含导电材料和粘结材料是适宜的。正极例如可以通过如下方式制作：将包含正极活性物质、粘结材料等的正极复合材料浆料涂布于正极集电体上，将涂膜干燥后进行压延，在正极集电体的两面形成正极复合材料层。
作为正极活性物质，可列举出：锂过渡金属复合氧化物等，具体而言可以使用钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、锂镍锰复合氧化物、锂镍钴复合氧化物等，还可以在这些锂过渡金属复合氧化物中添加Al、Ti、Zr、Nb、B、W、Mg、Mo等。
作为导电剂，可以单独使用炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨等碳粉末或组合使用两种以上。
作为粘结剂，可列举出：氟系高分子、橡胶系高分子等。例如可列举出：作为氟系高分子的聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、或它们的改性物等、作为橡胶系高分子的乙烯-丙烯-异丁烯共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯共聚物等，它们可以单独使用或组合使用两种以上。
＜负极＞
负极具备：例如金属箔等负极集电体、和形成于负极集电体上的负极活性物质层(以下有时称为负极复合材料层)。负极集电体可以使用铜等在负极的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的薄膜等。负极复合材料层除了负极活性物质之外包含增稠剂、粘结剂是适宜的。负极例如可以通过如下方式制作：在负极集电体上涂布将负极活性物质、增稠剂和粘结剂以规定的重量比分散于水中而成的负极合剂浆料，将涂膜干燥后进行压延，在负极集电体的两面形成负极复合材料层。
作为负极活性物质，可以使用能吸藏/释放锂离子的碳材料，除了石墨之外，可以使用难石墨性碳、易石墨性碳、纤维状碳、焦炭和炭黑等。进而，作为非碳系材料，可以使用硅、锡和以它们为主的合金、氧化物。
作为粘结剂，还可以与正极的情况同样地使用PTFE等，但还可以使用苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)或其改性物等。作为增稠剂，可以使用羧甲基纤维素(CMC)等。
＜非水电解质＞
作为非水电解质的非水溶剂(有机溶剂)，可以使用：碳酸酯类、内酯类、醚类、酮类、酯类等，可以混合这些溶剂中的两种以上来使用。例如可以使用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯等环状碳酸酯；碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等链状碳酸酯、环状碳酸酯与链状碳酸酯的混合溶剂等。
作为非水电解质的电解质盐，可以使用LiPF6、LiBF4、LICF3SO3等及它们的混合物。相对于非水溶剂，电解质盐的溶解量可以设为例如0.5～2.0mol/L。
＜分隔件＞
分隔件可使用具有离子透过性和绝缘性的多孔片材等。作为多孔片材的具体例，可列举出：微多孔薄膜、织布、无纺布等。作为分隔件的材质，聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂、纤维素等是适宜的。分隔件可以是具有纤维素纤维层和烯烃系树脂等热塑性树脂纤维层的层叠体。另外，可以是包含聚乙烯层和聚丙烯层的多层分隔件，还可以使用在分隔件的表面涂布有芳纶系树脂、陶瓷等材料的多层分隔件。
接着，对实施例进行说明。
实施例
＜实施例1＞
混合作为正极活性物质的LiNi0.88Co0.09Al0.03O2所示的锂镍钴铝复合氧化物100重量份、乙炔黑(AB)1重量份及聚偏氟乙烯(PVdF)1重量份，进而加入适量N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，制备了正极复合材料浆料。接着，将该正极复合材料浆料涂布于由铝箔形成的正极集电体的两面，进行干燥。将其切成规定的电极尺寸，使用辊进行压延，制作了在正极集电体的两面形成了正极复合材料层的正极。需要说明的是，LiNi0.88Co0.09Al0.03O2的晶体结构是层状岩盐结构(六方晶、空间群R3-m)。在正极的长度方向的大致中央部未形成正极复合材料层、而形成了正极集电体露出的露出部，在该露出部通过超声波焊接固定了铝的正极片。
另一方面，将负极集电体设为薄板的铜箔，将石墨粉末与作为增稠剂的羧甲基纤维素(CMC)与作为粘结剂的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)以各自的质量比为98：1：1的比例分散于水中来制作负极合剂浆料并涂布于集电体的两面，进行干燥并通过辊压而压缩成规定厚度。在负极的长度方向的端部未形成负极复合材料层、而形成了负极集电体露出的露出部，在该露出部通过超声波焊接固定了镍的负极片。
用绝缘带覆盖露出部上的正极片和露出部。另外，用绝缘带覆盖露出部上的负极片和露出部。通过将制作的正极板和负极板隔着分隔件卷绕成螺旋状而制作了卷绕型的电极体。分隔件使用在聚乙烯制的微多孔膜的单面形成了分散有聚酰胺和氧化铝的填料的耐热层。
将该电极体收纳于外径18mm、高度65mm的有底圆筒形状的电池外壳主体中，在将碳酸亚乙酯(EC)与碳酸甲乙酯(EMC)与碳酸二乙酯(DEC)以体积比计为3：3：4的方式混合而得到的混合溶剂中，以成为1mol/L的方式添加LiPF6并注入非水电解液，然后通过垫片和封口体对电池外壳主体的开口部进行封口而制作了18650型的圆筒形非水电解质二次电池。
对于绝缘带，将有机材料层50的厚度设为25μm、有机材料的重量组成比设为100、复合材料层52的厚度设为1.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝25：75。作为有机材料层50使用聚酰亚胺(PI)，作为复合材料层52的有机材料使用丙烯酸，作为无机材料使用二氧化硅。
相对于粘接剂层除外的总重量，将无机材料重量设为0.80％。
＜实施例2＞
对于绝缘带，将有机材料层50的厚度设为25μm、将复合材料层52的厚度设为5.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝35：65，除此以外与实施例1同样。
相对于粘接剂层除外的总重量，将无机材料重量设为5.0％。
＜实施例3＞
对于绝缘带，将有机材料层50的厚度设为25μm、将复合材料层52的厚度设为5.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝70：30，除此以外与实施例1同样。
相对于粘接剂层除外的总重量，将无机材料重量设为10％。
＜实施例4＞
对于绝缘带，将有机材料层50的厚度设为25μm、将复合材料层52的厚度设为1.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝35：65，除此以外与实施例1同样。相对于粘接剂层除外的总重量，将无机材料重量设为1.0％。
＜比较例1＞
对于绝缘带，将有机材料层50的厚度设为25μm、未形成复合材料层52，除此以外与实施例1同样。
＜比较例2＞
对于绝缘带，将有机材料层50的厚度设为25μm、将复合材料层52的厚度设为5.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝10：90，除此以外与实施例1同样。相对于粘接剂层除外的总重量，将无机材料重量设为1.5％。
＜比较例3＞
对于绝缘带，不存在有机材料层50而将复合材料层52的厚度设为25.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝50：50，除此以外与实施例1同样。相对于粘接剂层除外的总重量，将无机材料重量设为50％。
对于由此得到的非水电解质二次电池，测定了刺穿强度和异物短路时的电池温度。对于刺穿强度，用针刺穿绝缘带表面，测定了通过外观观察贯通时的按压力(N)。
异物短路时的电池温度通过如下方式进行测定：在绝缘带之上放入异物(镍小片)，依据JIS C 8714，通过热电偶测定强制进行短路时的电池的侧部的温度。其中，此处，进行使用了尺寸更大的镍小片的严酷试验，而并非是使用了标准尺寸的镍小片的标准试验。镍小片以小片贯通绝缘带的方式配置于绝缘带与分隔件之间。此时，通过热电偶测定电池侧面的最高到达温度。将结果示于表1。
(标准试验中使用的镍小片)
高度0.2mm、宽度0.1mm、一边1mm的L字形(角度90°)
(严酷试验中使用的镍小片)
高度0.2mm、宽度0.1mm、一边2mm的L字形(角度90°)
[表1]
实施例1是将有机材料层50的厚度设为25.0μm、将有机材料的重量组成比设为100、复合材料层52的厚度设为1.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝25：75的情况，可以得到刺穿强度为11.0N、异物短路时电池温度为86℃。
实施例2是将有机材料层50的厚度设为25.0μm、将复合材料层52的厚度设为5.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝35：65的情况，可以得到刺穿强度为11.3N、异物短路时电池温度为48℃。实施例2与实施例1相比复合材料层52的厚度增大，推测出由此引起耐热性提高。实施例2与实施例1的有机材料层50相同，由此引起刺穿强度几乎未发生变化。
实施例3是将有机材料层50的厚度设为25.0μm、将复合材料层52的厚度设为5.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝70：30的情况，可以得到刺穿强度为11.0N、异物短路时电池温度为35℃。实施例3与实施例2相比无机材料的重量组成比增大，推测出由此引起耐热性进一步提高。实施例3与实施例2的有机材料层50相同，由此引起刺穿强度几乎未发生变化。
实施例4是将有机材料层50的厚度设为25.0μm、将复合材料层52的厚度设为1.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝35：65的情况，可以得到刺穿强度为11.1N、异物短路时电池温度为55℃。实施例4与实施例1相比无机材料的重量组成比增大，推测出由此引起耐热性进一步提高。
比较例1是将有机材料层50的厚度设为25.0μm、未形成复合材料层52的情况，是刺穿强度为10.8N、异物短路时电池温度超过100℃的情况。比较例1中，不存在复合材料层52、仅有有机材料层50和粘接剂层54，因此可知无法确保耐热性。
比较例2是将有机材料层50的厚度设为25.0μm、将复合材料层52的厚度设为5.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝10：90的情况，是刺穿强度为11.6N、异物短路时电池温度超过100℃的情况。比较例2与实施例1相比无机材料的重量组成比减少，由此推测出引起耐热性降低。
比较例3是不存在有机材料层50、将复合材料层52的厚度设为25.0μm、将重量组成比设为无机材料：有机材料＝50：50的情况，可以得到刺穿强度为7.3N、异物短路时电池温度为74℃。比较例3与实施例1相比，不存在有机材料层50，因此推测出刺穿强度降低。需要说明的是，比较例3与比较例1和比较例2相比，复合材料层52中的无机材料的重量组成比增大，由此推测出耐热性提高。
根据以上的结果，通过设为由有机材料层50/复合材料层52/粘接剂层54的3层结构(实质上有机材料层50/复合材料层52的2层结构)构成的绝缘带，从而能够兼顾耐热性和刺穿强度(机械强度)，从确保耐热性的观点出发，将复合材料层52中的无机材料的重量组成比设为20％以上、优选为35％～80％、复合材料层52的厚度为1μm～5μm是适宜的。
本实施方式的非水电解质二次电池例如可以用于移动电话、笔记本电脑、智能手机、平板电脑终端等移动信息终端的驱动电源中、特别是需要高能量密度的用途。进而还可以用于电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV、PHEV)、电动工具之类的用途。
产业上的可利用性
本发明能用于非水电解质二次电池。
附图标记说明
1 绝缘带
50 有机材料层
52 复合材料层
54 粘接剂层
60 电极
62 集电体
62a 露出部
64 活性物质层
66 电极片
68 边界部
Claims (14)
1.一种非水电解质二次电池，其具有正极和负极，所述正极和所述负极中的至少任一者的电极具备：
集电体、形成于所述集电体上的活性物质层、与未形成所述活性物质层而所述集电体露出的露出部接合的电极片、及覆盖所述露出部上的所述电极片的绝缘带，
所述绝缘带是多层结构，所述多层结构包含：以有机材料作为主体的有机材料层、及包含有机材料和无机材料的复合材料层，
所述复合材料层中的所述无机材料为复合材料层的重量的20％以上，所述复合材料层中的无机材料以随着靠近电极片的粘贴部位、无机材料的含有率增高的方式分散于所述复合材料层中，
所述无机材料包含选自由金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、和金属碳化物组成的组中的至少1种。
2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，
所述绝缘带覆盖所述露出部的至少一部分。
3.一种非水电解质二次电池，其具有正极和负极，所述正极和所述负极中的至少任一者的电极具备：
集电体、形成于所述集电体上的活性物质层、及覆盖未形成所述活性物质层而所述集电体露出的露出部与所述活性物质层的边界部的绝缘带，
所述绝缘带是多层结构，所述多层结构包含：以有机材料作为主体的有机材料层、及包含有机材料和无机材料的复合材料层，
所述复合材料层中的所述无机材料为复合材料层的重量的20％以上，所述复合材料层中的无机材料以随着靠近电极片的粘贴部位、无机材料的含有率增高的方式分散于所述复合材料层中，
所述无机材料包含选自由金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、和金属碳化物组成的组中的至少1种。
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，所述复合材料层中的所述无机材料为复合材料层的重量的35％以上且80％以下。
5.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，所述复合材料层的厚度为1μm以上且5μm以下。
6.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，所述金属氧化物包含氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化镍、氧化硅、和氧化锰中的至少任一种。
7.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，所述金属氮化物包含氮化钛、氮化硼、氮化铝、氮化镁、和氮化硅中的至少任一种。
8.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，所述金属氟化物包含氟化铝、氟化锂、氟化钠、氟化镁、氟化钙、和氟化钡中的至少任一种。
9.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，所述金属碳化物包含碳化硅、碳化硼、碳化钛、和碳化钨中的至少任一种。
10.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，所述复合材料层中所包含的有机材料包含橡胶系树脂、丙烯酸类树脂、环氧系树脂或者有机硅系树脂中的至少任一种。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质二次电池，其包含形成于所述复合材料层上的粘接剂层，
所述复合材料层中的所述有机材料和所述粘接剂层由同系树脂构成。
12.根据权利要求11所述的非水电解质二次电池，其中，所述同系树脂包含橡胶系树脂、丙烯酸类树脂、环氧系树脂或者有机硅系树脂中的至少任一种。
13.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，所述无机材料的重量相对于所述有机材料层和所述复合材料层的总重量为低于20％。
14.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，所述有机材料层中所包含的有机材料包含PPS聚苯硫醚、PEEK聚醚醚酮、PI聚酰亚胺、PP聚丙烯、PET聚对苯二甲酸乙二醇酯、PBT聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少任一种。
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