CN110100349B - 圆筒形的非水电解质二次电池 - Google Patents

圆筒形的非水电解质二次电池 Download PDF

Info

Publication number
CN110100349B
CN110100349B CN201780079716.7A CN201780079716A CN110100349B CN 110100349 B CN110100349 B CN 110100349B CN 201780079716 A CN201780079716 A CN 201780079716A CN 110100349 B CN110100349 B CN 110100349B
Authority
CN
China
Prior art keywords
negative electrode
composite layer
wound
winding direction
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780079716.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110100349A (zh
Inventor
菅谷纯一
见泽笃
山上雄史
上田智通
仲村昌弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic New Energy Co ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of CN110100349A publication Critical patent/CN110100349A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110100349B publication Critical patent/CN110100349B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

本公开的一个方案所涉及的非水电解质二次电池包含将正极(11)和在负极芯体上形成有负极复合层的负极(12)隔着隔板(13)以旋涡状卷绕而成的卷绕电极体(14)，负极(12)包含从卷绕电极体(14)的卷绕方向内端起以隔着隔板(13)不与正极对置的状态卷绕1.25周以上的非对置部(12a)，非对置部(12a)具有从卷绕方向外端起向卷绕方向内侧连续地在至少一个面形成有负极复合层的负极复合层形成部(12c)，负极复合层形成部(12c)卷绕0.75周以上。

Description

圆筒形的非水电解质二次电池
技术领域
本公开涉及圆筒形的非水电解质二次电池。
背景技术
圆筒形的非水电解质二次电池具备将正极和负极隔着隔板以旋涡状卷绕而成的卷绕电极体，并通过将卷绕电极体收容于包装体而构成。近年来，锂离子二次电池等非水电解质二次电池逐渐被利用为电动汽车(EV)、大型蓄电设备等的电源。在将锂离子二次电池用作EV、蓄电设备等的电源的情况下，有时会将大量的圆筒形的二次电池电连接来模块化使用。例如，有时会将大量的二次电池串联且并联地连接来进行模块化。
在专利文献1的图6及其说明部分记载了以下结构：在具有卷绕电极体的非水系二次电池中，从正极的金属箔的内周端部起延续约2周地不具有两面的正极活性物质层而使正极金属箔暴露。在该结构中，该使正极金属箔暴露的部分隔着隔板与负极当中的、从内周端起延续约1周地在两面不具有负极活性物质而使相当于负极芯体的负极金属箔暴露的部分(两面未涂敷负极部)对置。另外，上述的使正极金属箔暴露的部分与继两面未涂敷负极部之后延续约1周地在单面不具有负极活性物质而使负极金属箔暴露的部分(单面未涂敷负极部)对置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平8-153542号公报
发明内容
发明要解决的课题
在如上述那样将大量的二次电池连接来模块化的情况下，为了将能量密度最大化，期望不仅高密度地配置二次电池单独的能量密度，还高密度地配置多个二次电池。但是，若高密度地配置二次电池，则在一个二次电池起火时，二次电池会因内压的上升而破裂，因此其影响易于波及到其他二次电池。因此，期望能确保二次电池的起火时的排气通路来抑制内压的上升。特别是在圆筒形的二次电池中，由于多在封口体或电池壳体的底部设置防爆阀，因此期望在卷绕电极体的卷绕芯部确保将气体向上下方向引导的排气通路。
另一方面，考虑如下技术：通过在二次电池的内部的卷绕芯部配置铁等金属材料制的被称作中心销的筒状构件，从而在二次电池起火的情况下，确保中心部的排气通路而向上下方向效率良好地进行排气，抑制破裂。但是，在该情况下，存在部件件数增加而成本增大的可能性。
另外，在专利文献1记载的结构中，在负极的靠近卷绕方向内端的部分，在不与正极对置的大致全部部分，在两面都暴露有强度低的负极芯体。在这样的结构中，难以在二次电池起火的情况下确保卷绕芯部的排气通路。
本公开的目的在于，在圆筒形的非水电解质二次电池中，以低成本实现能确保起火的情况下的卷绕电极体的卷绕芯部的排气通路的结构。
用于解决课题的手段
本公开的一个方案的圆筒形的非水电解质二次电池具备：将正极和在负极芯体上形成有负极复合层的负极隔着隔板以旋涡状卷绕而成的卷绕电极体；非水电解质；和收容卷绕电极体以及非水电解质的包装体，负极包含从卷绕电极体的卷绕方向内端起以隔着隔板不与正极对置的状态卷绕1.25周以上的非对置部，非对置部具有在至少一个面从卷绕方向外端起向卷绕方向内侧连续地形成有负极复合层的负极复合层形成部，负极复合层形成部卷绕0.75周以上。
发明效果
根据本公开所涉及的圆筒形的非水电解质二次电池，能以低成本实现能确保起火的情况下的卷绕电极体的卷绕芯部的排气通路的结构。
附图说明
图1是实施方式的一例中的圆筒形的非水电解质二次电池的截面图。
图2是示意表示图1的A-A截面的卷绕电极体的靠近卷绕方向内端的部分的图。
图3是将图1所示的卷绕电极体的靠近卷绕方向内端的部分展开来表示正极与负极的对置关系的图。
图4是以来自正极和负极的宽度方向的视点表示图3所示的正极与负极的对置关系的图。
具体实施方式
以下，详细说明实施方式的一例。实施方式的说明中参考的附图由于是示意进行记载的图，因此各结构要素的具体的尺寸等应参考以下的说明来判断。本说明书中“大致～”这样的用语若以大致相同为例进行说明，则当然包含完全相同，还意欲包含被视作实质相同的情形。另外，“端部”的用语的意思是指对象物的端及其附近，“中央部”的用语的意思是指对象物的中央及其附近。以下说明的形状、材料、个数以及数值是用于说明的例示，能对应于非水电解质二次电池的使用而适当变更。以下在全部附图中对同等的要素标注相同的附图标记来进行说明。
图1是实施方式的一例中的圆筒形的非水电解质二次电池10的截面图。图2是示意表示图1的A-A截面的卷绕电极体的靠近卷绕方向内端的部分的图。
如图1所示那样，非水电解质二次电池10具备卷绕电极体14、非水电解质(未图示)和作为包装体的电池壳体15。以下，将非水电解质二次电池10记载为二次电池10，将卷绕电极体14记载为电极体14。电极体14具有正极11、负极12和隔板13，如图2所示那样，由正极11和负极12隔着隔板13以旋涡状卷绕而成。在图2中，为了易于理解配置关系，用实线表示负极12，用虚线表示正极11。另外，用一点划线表示隔板13。另外，在图1中，为了易于理解电极体14中的正极11、负极12、隔板13的配置关系，与实际的情况相比，减少卷绕数来夸张地示出正极、负极、隔板各自的厚度。另外，在图2中夸张示出正极11、负极12、隔板13的间隙。
非水电解质包含非水溶媒和溶解于非水溶媒的电解质盐。非水电解质并不限定于液体电解质，也可以是使用凝胶状聚合物等的固体电解质。以下，有时将电极体14的卷绕轴方向一侧称作“上”，将卷绕轴方向另一侧称作“下”。
构成电极体14的正极11、负极12以及隔板13均形成为带状，通过以旋涡状卷绕而成为在电极体14的半径方向上交替层叠的状态。在电极体14中，各电极的长边方向成为卷绕方向，各电极的宽度方向成为卷绕轴方向。如图1所示那样，将正极11和正极端子电连接的正极引线19例如设于电极体14的卷绕内侧端部和卷绕外侧端部的大致中央，并从电极群的上端延伸出。将负极12和负极端子电连接的负极引线20a、20b例如分别设于电极体14的卷绕内侧端部和电极体14的卷绕外侧端部，并从电极群的下端延伸出。
如图1、图2所示那样，在电极体14的卷绕开始部分仅配置正极11以及负极12当中的负极12。具体地，负极12包含从电极体14的卷绕开始端即卷绕方向内端(图2的点E1)起以隔着隔板13不与正极11对置的状态卷绕1.25周以上的非对置部12a。在图2中，负极12包含：从卷绕方向内端E1起卷绕1.5周的非对置部12a；和从非对置部12a起连续卷绕且隔着隔板13与正极11对置的对置部12b。非对置部12a是图2所示的负极12中从卷绕方向内端E1起沿着卷绕方向到达点E2为止的部分。在图2中，通过E2的直线被描绘成，使得从正极11的卷绕方向内端到其卷内侧的负极12成为最短距离，该直线与负极12的交点E2与非对置部12a的卷绕方向外端对应。另外，通过E1的直线被描绘成配置于通过E2的直线的延长线上。
另外，非对置部12a具有负极复合层形成部12c和负极芯体露出部12d。负极复合层形成部12c是从非对置部12a的卷绕方向外端(图2的点E2)起向卷绕方向内侧连续地在至少一个面形成有负极复合层的部分。负极芯体露出部12d是从非对置部12a的卷绕方向内端(图2的点E1)起向卷绕方向外侧连续地在两面不形成负极复合层的部分。在图2中，由细的实线表示负极芯体露出部12d，由粗的实线表示负极复合层形成部12c。并且，负极复合层形成部12c卷绕0.75周以上。在图2的示例中，示出负极复合层形成部12c卷绕0.8周的情况。由此，如后述那样，能以低成本实现能确保二次电池10起火的情况下的电极体14的卷绕芯部的排气通路的结构。
在图1所示的示例中，由有底圆筒状的金属制容器即壳体主体16和封口体17构成收容电极体14以及非水电解质的金属制的电池壳体15。在电极体14的上下分别设置绝缘板18a、18b。正极引线19与正极11连接，并向电极体14的卷绕轴方向外侧延伸。并且，正极引线19通过绝缘板18a的贯通孔向封口体17侧延伸，并焊接在封口体17的底板即过滤器22的下表面。在二次电池10中，与过滤器22电连接的封口体17的顶板即帽26成为正极端子。另外，在负极12中，负极引线20a、20b均向壳体主体16的底部侧延伸，并焊接连接在壳体主体16的底部内面。在二次电池10中，壳体主体16成为负极端子。
在壳体主体16与封口体17之间设置垫片27，来确保电池壳体15内的密闭性。壳体主体16例如具有从外侧挤压侧面部而形成的支承封口体17的伸出部21。伸出部21优选沿着壳体主体16的周向以环状形成，在其上表面支承封口体17。
封口体17是从电极体14侧起依次层叠过滤器22、下阀体23、绝缘构件24、上阀体25以及帽26而成的结构。构成封口体17的各构件例如具有圆板形状或环形状，除绝缘构件24以外的各构件相互电连接。下阀体23和上阀体25在各自的中央部相互连接，绝缘构件24介于各自的周缘部之间。由于在下阀体23设有通气孔，因此若电池的内压因异常发热而上升，则上阀体25就会向帽26侧鼓出而从下阀体23分离，由此将两者的电连接切断。若内压进一步上升，则上阀体25就会断裂，从帽26的开口部排出气体。在实施方式中，通过在二次电池10的起火时如后述那样在二次电池10内将在中心部产生的高压且高温的气体向上下方向效率良好地引导，从而能通过上阀体25的断裂部将该气体效率良好地排气，抑制内压的上升。
对正极11、负极12、隔板13的结构进行详细说明。正极11具备矩形状的正极芯体和正极复合层。正极复合层包含正极活性物质以及粘结材料，且形成于正极芯体上。优选的正极芯体的一例是以铝或铝合金为主成分的金属的箔。正极芯体的厚度例如是5μm～30μm。正极引线19连接到正极11的上端部当中正极芯体的表面所露出的部分的侧面。
正极复合层适于形成在正极芯体的厚度方向的两侧面。在正极复合层中例如包含正极活性物质、粘合剂以及导电材料。正极11能通过以下方式来制作：将包含正极活性物质、粘合剂、导电材料以及N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂的正极复合浆料涂布于正极芯体的两面，对涂膜进行压缩，由此制作。
正极11能进行锂离子的插入(intercalate)。因此，作为正极活性物质，能例示含有Co、Mn、Ni等过渡金属元素的含锂过渡金属氧化物。含锂过渡金属氧化物并没有特别限定，优选是以一般式Li1+xMO2(式中，-0.2＜x≤0.2，M包含Ni、Co、Mn、Al中的至少1种)表征的复合氧化物。作为导电材料，能例示碳黑、乙炔黑、科琴黑、石墨等碳材料。这些可以单独使用，也可以组合两种以上使用。
作为粘合剂，能例示聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)等氟树脂、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、聚烯烃等。另外，也可以同时使用这些树脂和羧甲基纤维素(CMC)或其盐、聚环氧乙烷(PEO)等。这些可以单独使用，也可以组合两种以上使用。
图3是将电极体14的靠近卷绕方向内端的部分展开来表示正极与负极的对置关系的图。图4是从图3的上方来看的示意图。在图3中，以低密度的砂质表示负极复合层12f，以灰色的部分即高密度的砂质表示正极11。负极12具备矩形状的负极芯体12e和形成在负极芯体12e上的负极复合层12f。优选的负极芯体12e的一例由以铜或铜合金为主成分的金属的箔构成。负极芯体12e的厚度例如是5μm～30μm。
负极12比正极11大，在长边方向两端部具有主视观察或背视观察下以大致长方形状露出负极芯体12e的露出部。负极引线20a、20b例如一个一个地焊接在负极芯体12e的长边方向两端部的露出部。负极复合层12f适于形成在负极芯体12e的厚度方向两面。在负极芯体12e的两面以例如大致相同的图案形成负极复合层12f。
如图3所示那样，负极12从正极11的卷绕开始端即卷绕方向内端起向卷绕方向内侧大幅地延伸出，由该延伸出的部分形成非对置部12a。在图4所示的示例中，在负极芯体12e的两面，形成有负极复合层12f的部分的卷绕方向内端位置(P1、P2)在卷绕方向上在两面一致或大致一致。并且，在非对置部12a当中不形成负极复合层12f的负极芯体露出部12d通过焊接来连接两个负极引线20a、20b当中的一个负极引线20a。在负极引线20a能粘贴以绝缘性的树脂为基材的保护带。在该情况下，优选将保护带从负极引线20a一直粘贴到其周围的负极芯体露出部12d，更优选从负极引线20a一直粘贴到负极复合层12f的卷绕开始端。进而，一个负极引线20a如上述那样连接到壳体主体16的底部。
在负极复合层12f中例如包含负极活性物质以及粘合剂。负极12能通过以下方式来制作：将包含负极活性物质、粘合剂、以及水的负极复合浆料涂布在负极芯体12e的两面，对涂膜进行压缩，由此制作。
作为负极活性物质，只要能可逆地吸藏、放出锂离子，就没有特别限定。例如作为负极活性物质，能使用天然石墨、人造石墨等碳材料、硅(Si)、锡(Sn)等可与锂合金化的金属、或含Si、Sn等金属元素的氧化物等。
作为负极活性物质的优选的示例，能举出石墨以及以SiOx(0.5≤x≤1.6)表征的氧化硅。负极复合层12f可以包含石墨或以SiOx表征的氧化硅中的任意一者来作为负极活性物质，也可以包含两者。在同时使用石墨和该氧化硅的情况下，石墨与该氧化硅的质量比例如是99∶1～80∶20，优选是97∶3～90∶10。
以SiOx表征的氧化硅例如具有在SiO2相中分散了Si的微粒子的结构。以Li2ySiO(2+y)(0＜y＜2)表征的Si-硅酸锂复合体也可作为负极活性物质的优选的示例举出。Si-硅酸锂复合体具有在硅酸锂相中分散了Si的微粒子的结构。
优选在以SiOx表征的氧化硅的粒子表面形成由导电性比氧化硅高的材料构成的导电覆膜。作为构成导电覆膜的材料，优选从碳材料、金属以及金属化合物中选择的至少1种。这当中，特别优选使用碳材料。碳覆膜例如相对于SiOx粒子的质量以0.5～10质量％形成。
作为负极复合层12f中所含的粘合剂，能与正极的情况同样地使用氟树脂、PAN、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、聚烯烃等。在使用水系溶媒调制复合浆料的情况下，优选使用CMC或其盐、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)或其盐等。这些可以单独使用，也可以组合两种以上使用。
隔板13是在卷绕轴方向(宽度方向)(图1的上下方向)上比负极12大的矩形状。在隔板13中使用具有离子透过性以及绝缘性的多孔性片。作为多孔性片的具体例，能举出微多孔薄膜、编织布、无纺布等。作为隔板13的材质，优选聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂、纤维素等。隔板13可以是具有纤维素纤维层以及烯烃系树脂等热可塑性树脂纤维层的层叠体。
另外，电极体14的卷绕结束端部通过止卷带(未图示)固定在电极体14的卷绕方向中间部。止卷带例如是PP带等绝缘材料制的带。PP带是在多孔质性或非多孔性的聚丙烯制的基材的一个面形成有粘接层的带。
进而，如图2～4所示那样，在负极12中，将隔着隔板13不与正极11对置的非对置部12a卷绕1.25周以上。另外，将非对置部12a当中形成有负极复合层12f的负极复合层形成部12c卷绕0.75周以上。正极11不与该负极复合层形成部12c的两面中的任一面对置。由此，由于在二次电池10起火时负极复合层形成部12c不与正极11反应，因此包含负极复合层形成部12c的负极芯体部分在内，靠近卷绕方向内端的部分以筒状残留在电极体14的卷绕芯部。另外，负极复合层形成部12c与仅负极芯体露出于两面的部分相比强度更高。因此，以筒状残留的部分成为排气通路，能将起火时在电池内部产生的高温且高压的气体向上下方向引导，从而效率良好地进行排气。因此，能抑制二次电池10的内压过度上升所引起的二次电池10的破裂。另外，如此地，由于不需要为了效率良好地将气体排气而在二次电池10的卷绕芯部分设置金属制的筒状构件，因此能抑制成本增大。由此，能以低成本实现能确保二次电池10起火的情况下的电极体14的卷绕芯部的排气通路的结构。
另一方面，在非对置部12a卷绕不足1.25周的情况下，由于起火时以筒状残留的负极芯体12e的比例变小，因此排气性不充分。另外，在负极复合层形成部12c仅卷绕不足0.75周的情况下，由于负极复合层形成部12c的比例从残留起火时的筒状部分的方面来看不够，因此起火时的排气性变得不充分。另外，非对置部12a优选卷绕5周以下。另外，该非对置部12a当中的负极复合层形成部12c优选卷绕4周以下。根据这些优选的结构，易于确保二次电池10的必要的容量。
进而，在如图3所示那样将负极芯体露出部12d的卷绕方向长度设为a，将负极复合层形成部12c的卷绕方向长度设为b的情况下，优选是1≤(b/a)，更优选是1.25≤(b/a)。根据该优选的结构，由于在二次电池10起火时易于残留筒状部分，因此能提高排气性。进而，更加优选(b/a)≤2。根据该更加优选的结构，易于确保二次电池10的容量。
另外，根据实施方式，两个负极引线20a、20b分别与负极12的长度方向的两端部连接。由此，能降低负极12与作为负极端子的壳体主体16之间的连接部的电阻。另外，还能省略另一个负极引线20b并使负极芯体12e在电极体14的最外周面露出，使该露出部直接接触壳体主体16的筒部的内面。在该情况下，由于也能进行负极12的长度方向的两端部与壳体主体16之间的电连接，因此能降低负极12与作为负极端子的壳体主体16之间的连接部的电阻。
另外，在负极复合层12f中所含的负极活性物质包含以SiOx表征的氧化硅的情况下，负极活性物质的每体积的能量密度变高。由此，能提升二次电池10的能量密度。进而，在负极活性物质包含上述的氧化硅的情况下，由于充放电时的电极体14的体积变化变大，因此本公开的效果变得显著。
实施例
以下，通过实施例来进一步说明本公开，但本公开并不限定于这些实施例。
<实施例1>
[正极的制作]
作为正极复合层中所用的正极活性物质，使用以LiNi0.88Co0.09Al0.03O2表征的锂镍钴铝复合氧化物粒子。将100质量份的正极活性物质粒子、1.0质量份的乙炔黑(AB)和0.9质量份的作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVDF)混合，进而适量添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，来调制正极复合浆料。接下来，将该正极复合浆料均匀涂布在由厚度15μm的铝箔构成的长条正极芯体的两面。接下来，在加热的干燥机中在100～150℃的温度下进行加热处理，使涂膜干燥来除去NMP。对此用辊压机对涂膜进行轧制来形成正极复合层。另外，使轧制后的正极与热到200℃的辊接触5秒来进行热处理。然后，将形成有正极复合层的长条状的正极芯体切断成给定尺寸的电极尺寸，来制作在给定尺寸的正极芯体的两面形成有正极复合层的正极11。制作后的正极11的厚度是0.144mm，宽度是62.6mm，长度是861mm。
[负极的制作]
作为负极复合层12f中所用的负极活性物质，使用混合了95质量份的石墨粉末和5质量份的氧化硅的物质。并且，将100质量份的负极活性物质、1质量份的作为粘合剂的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和1质量份的作为增粘剂的羧甲基纤维素(CMC)混合。然后，使该混合的产物分散到水中，来调制负极复合浆料。接下来，将该负极复合浆料涂布在由厚度8μm的铜箔构成的负极芯体12e的两面，形成负极复合层形成部。这时，形成为使电极体14的最外周面成为负极芯体。接下来，在加热的干燥机中进行加热处理来除去水分，由此使涂膜干燥。对此用辊压机的辊对涂膜进行轧制，使得极板的厚度成为160μm，来形成负极复合层12f。然后，将形成有负极复合层12f的长条状的负极芯体切断成给定的电极尺寸，来制作在给定的尺寸的负极芯体的两面形成有负极复合层的负极12。制作后的负极12的宽度是64.2mm，长度是959mm。
[非水电解液的调制]
将碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)以1∶3的体积比混合，进而在该混合的产物的100质量份中添加5质量份的碳酸亚乙烯酯(VC)。使LiPF6溶解在该混合溶媒中，使其成为1.5摩尔/L的浓度，来调制非水电解液。
[电池的制作]
在上述正极11安装铝制的正极引线19，靠近上述负极12的卷绕方向内端地安装镍-铜-镍制的负极引线20a。然后，通过隔着聚乙烯制的隔板13将正极11以及负极12以旋涡状卷绕来制作卷绕型的电极体14。在该电极体14的上和下分别配置绝缘板18a、18b，将负极引线20a焊接在电池壳体的壳体主体16，将正极引线19焊接在封口体17，来将电极体14收容到壳体主体16。然后，在通过减压方式将上述的非水电解液注入到壳体主体16的内部后，以隔着垫片将壳体主体16的开口端部铆接在封口体17的方式将壳体主体的开口部封口，来制作圆筒形的二次电池10。该二次电池10的电池容量是4600mAh。
另外，在实施例1中，将非对置部12a卷绕1.75周。另外，表1所示的负极芯体露出部12d的卷绕方向长度a以及负极复合层形成部12c的卷绕方向长度b是以沿着电极体14的卷绕方向的周为单位来表征的值。因此，非对置部12a的卷绕量与表1的“a+b”一致。负极芯体露出部12d的卷绕方向长度a以及负极复合层形成部12c的卷绕方向长度b分别设为0.75周的量以及1周的量。
[表1]
Figure BDA0002102906640000121
<实施例2>
实施例2如表1所示那样，将非对置部12a卷绕2.25周。负极芯体露出部12d的卷绕方向长度a、负极复合层形成部12c的卷绕方向长度b分别设为0.75周的量以及1.5周的量。在实施例2中，这以外的结构与实施例1相同。
<实施例3>
实施例3如表1所示那样，将非对置部12a卷绕1.5周。负极芯体露出部12d的卷绕方向长度a以及负极复合层形成部12c的卷绕方向长度b分别设为0.75周的量以及0.75周的量。在实施例3中，这以外的结构与实施例1相同。
<实施例4>
实施例4如表1所示那样，将非对置部12a卷绕3.75周。负极芯体露出部12d的卷绕方向长度a以及负极复合层形成部12c的卷绕方向长度b分别设为0.75周的量以及3周的量。在实施例4中，这以外的结构与实施例1相同。
<实施例5>
实施例5如表1所示那样，将非对置部12a卷绕1.25周。负极芯体露出部12d的卷绕方向长度a以及负极复合层形成部12c的卷绕方向长度b分别设为0.5周的量以及0.75周的量。在实施例5中，这以外的结构与实施例1相同。
<实施例6>
实施例6如表1所示那样，作为正极活性物质而使用以LiNi0.91Co0.06Al0.03O2表征的锂镍钴铝复合氧化物粒子。另外，正极11的厚度设为0.140mm。在实施例6中，这以外的结构与实施例5相同。
<实施例7>
实施例7如表1所示那样，作为正极活性物质而使用以LiNi0.82Co0.15Al0.03O2表征的锂镍钴铝复合氧化物粒子。另外，正极11的厚度设为0.150mm。在实施例7中，这以外的结构与实施例1相同。
<实施例8>
实施例8如表1所示那样，将负极活性物质中的氧化硅变更为10质量份。
在实施例8中，这以外的结构与实施例1相同。
<实施例9>
实施例9如表1所示那样，将负极活性物质中的氧化硅设为0质量份，在负极活性物质中仅使用石墨。在实施例9中，这以外的结构与实施例1相同。
<实施例10>
实施例10如表1所示那样，将负极中的负极引线的连接位置从内周部变更为外周部。在实施例10中，这以外的结构与实施例1相同。
<实施例11>
实施例11如表1所示那样，将两个负极引线分别与负极的内周部以及外周部连接。在实施例11中，这以外的结构与实施例1相同。
<比较例1>
比较例1如表1所示那样，将非对置部12a卷绕1.25周。将负极芯体露出部12d的卷绕方向长度a以及负极复合层形成部12c的卷绕方向长度b分别设为0.75周的量以及0.5周的量。在比较例1中，这以外的结构与实施例1相同。
<比较例2>
比较例2如表1所示那样，将非对置部12a卷绕1周。负极芯体露出部12d的卷绕方向长度a以及负极复合层形成部12c的卷绕方向长度b分别设为0.5周的量以及0.5周的量。在比较例2中，这以外的结构与实施例1相同。
[试验方法]
使用上述实施例1～11以及比较例1～2，以0.3C(＝1380mA)的充电电流进行恒电流充电(CC)，之后，以4.2V实施恒电压充电(CV)，直到达到(1/50)C(＝92mA)的充电终止电流为止。之后，将充电状态的二次电池加热到600℃来使二次电池起火。以10个的数(n)的试验品来实施如此进行的试验(n＝10)，实施确认二次电池是否破裂的安全性试验。
[试验结果]
如表1的试验结果即“安全性试验”一栏所示那样，在实施例1～11的全部中，不管哪个试验品，二次电池都未破裂。另一方面，在比较例中，在10个试验品当中的两个试验品中出现二次电池的破裂。认为不管在实施例1～11的哪一者中，都能通过将非对置部12a卷绕1.5周以上，将负极复合层形成部12c卷绕0.75周以上来确保二次电池的起火时的卷绕芯部的排气通路，不会出现破裂。另一方面，在比较例中实施的安全性试验的结果中，在起火后对二次电池进行确认的结果是，在卷绕芯部分没有确认到筒状的形状。因此，在比较例中，认为由于排气不充分而出现破裂。
另外，上述的实施方式以及实施例的效果并不限定于在正极的材料中选择镍酸锂的情况，认为在选择钴酸锂、镍钴锰酸锂或它们的混合物的情况下也同样能期待效果。
另外，在上述中，说明了如图4所示那样在负极的非对置部12a，负极芯体12e的两面的负极复合层12f的卷绕方向内端位置相同或大致相同的情况。另一方面，负极芯体12e的两面的负极复合层12f的卷绕方向内端位置电可以不同。这时，在非对置部12a中，在至少一个面形成负极复合层12f的部分成为负极复合层形成部。因此，负极复合层形成部也可以仅在一个面形成有负极复合层。另一方面，从确保起火时的排气通路的方面来看，优选负极复合层形成部形成在负极芯体的两面。
附图标记的说明
10 非水电解质二次电池(二次电池)
11 正极
12 负极
12a 非对置部
12b 对置部
12c 负极复合层形成部
12d 负极芯体露出部
12e 负极芯体
12f 负极复合层
13 隔板
14 卷绕电极体(电极体)
15 电池壳体
16 壳体主体
17 封口体
18a、18b 绝缘板
19 正极引线
20a、20b 负极引线
21 伸出部
22 过滤器
23 下阀体
24 绝缘构件
25 上阀体
26 帽
27 垫片

Claims (3)

1.一种圆筒形的非水电解质二次电池，具备：
将正极和在负极芯体上形成有负极复合层的负极隔着隔板以旋涡状卷绕而成的卷绕电极体；
非水电解质；和
收容所述卷绕电极体以及所述非水电解质的包装体，
所述负极包含从所述卷绕电极体的卷绕方向内端起以隔着所述隔板不与所述正极对置的状态卷绕1.25周以上的非对置部，
所述非对置部具有：
在至少一个面从卷绕方向外端起向卷绕方向内侧连续地形成有所述负极复合层的负极复合层形成部；及
从卷绕方向内端起向卷绕方向外侧连续地在两面不形成所述负极复合层的负极芯体露出部，
所述负极复合层形成部卷绕0.75周以上，
所述负极芯体露出部卷绕0.5周以上，
在将所述负极芯体露出部的卷绕方向长度设为a，将所述负极复合层形成部的卷绕方向长度设为b的情况下，a和b满足1≤(b/a)。
2.根据权利要求1所述的圆筒形的非水电解质二次电池，其中，
在所述负极芯体露出部连接负极引线。
3.根据权利要求1或2所述的圆筒形的非水电解质二次电池，其中，
所述负极复合层包含以SiOx表征的氧化硅，其中，0.5≤x≤1.6。
CN201780079716.7A 2016-12-22 2017-12-11 圆筒形的非水电解质二次电池 Active CN110100349B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-249105 2016-12-22
JP2016249105 2016-12-22
PCT/JP2017/044291 WO2018116876A1 (ja) 2016-12-22 2017-12-11 円筒形の非水電解質二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110100349A CN110100349A (zh) 2019-08-06
CN110100349B true CN110100349B (zh) 2022-12-23

Family

ID=62627664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780079716.7A Active CN110100349B (zh) 2016-12-22 2017-12-11 圆筒形的非水电解质二次电池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11264649B2 (zh)
JP (1) JPWO2018116876A1 (zh)
CN (1) CN110100349B (zh)
WO (1) WO2018116876A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111261948B (zh) * 2018-11-30 2021-06-15 北京好风光储能技术有限公司 一种圆柱形锂浆料电池及其制备方法
JPWO2020262437A1 (zh) * 2019-06-28 2020-12-30
US20230055580A1 (en) * 2020-03-26 2023-02-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2023182341A1 (ja) * 2022-03-24 2023-09-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非水電解質二次電池
WO2024043145A1 (ja) * 2022-08-24 2024-02-29 パナソニックエナジー株式会社 非水電解液二次電池
WO2024070291A1 (ja) * 2022-09-30 2024-04-04 パナソニックエナジー株式会社 非水電解質二次電池
WO2024070136A1 (ja) * 2022-09-30 2024-04-04 パナソニックエナジー株式会社 非水電解質二次電池
WO2024111410A1 (ja) * 2022-11-25 2024-05-30 パナソニックエナジー株式会社 円筒形の非水電解質二次電池
WO2024111413A1 (ja) * 2022-11-25 2024-05-30 パナソニックエナジー株式会社 円筒形の非水電解質二次電池

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297432A (ja) * 2002-04-04 2003-10-17 Sony Corp 非水電解質二次電池
JP2004087324A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Sony Corp 非水電解質電池及びその製造方法
JP2006134758A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Sony Corp 二次電池
JP2008047462A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Sony Corp 二次電池
JP2008077996A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Sony Corp 巻回電池
JP2008091076A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Sony Corp 非水電解質二次電池
CN103633378A (zh) * 2013-12-04 2014-03-12 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种卷绕式锂电池及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5989743A (en) 1994-09-27 1999-11-23 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Non-aqueous battery
JP3200340B2 (ja) 1994-09-27 2001-08-20 旭化成株式会社 非水系電池
KR100412093B1 (ko) 2001-10-16 2003-12-24 삼성에스디아이 주식회사 2차 전지의 전극 젤리 롤
JP2003308873A (ja) * 2002-04-17 2003-10-31 Sony Corp 非水電解質二次電池
JP2004071542A (ja) * 2002-06-14 2004-03-04 Japan Storage Battery Co Ltd 負極活物質、それを用いた負極、それを用いた非水電解質電池、ならびに負極活物質の製造方法
JP2004273153A (ja) 2003-03-05 2004-09-30 Sony Corp 電池
JP2004356047A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Canon Inc リチウム二次電池
JP4412304B2 (ja) * 2006-05-17 2010-02-10 ソニー株式会社 二次電池
JP2009151977A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Panasonic Corp コイン形二次電池
JP5570843B2 (ja) * 2009-09-25 2014-08-13 三洋電機株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2013137946A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Panasonic Corp 非水電解液二次電池
JP5904071B2 (ja) * 2012-09-18 2016-04-13 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、及び電極の製造方法
WO2014049958A1 (ja) * 2012-09-28 2014-04-03 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池用正極活物質及びその正極活物質を用いた非水電解質二次電池
JP2016076292A (ja) * 2013-01-11 2016-05-12 日立マクセル株式会社 非水電解液二次電池

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297432A (ja) * 2002-04-04 2003-10-17 Sony Corp 非水電解質二次電池
JP2004087324A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Sony Corp 非水電解質電池及びその製造方法
JP2006134758A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Sony Corp 二次電池
JP2008047462A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Sony Corp 二次電池
JP2008077996A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Sony Corp 巻回電池
JP2008091076A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Sony Corp 非水電解質二次電池
CN103633378A (zh) * 2013-12-04 2014-03-12 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种卷绕式锂电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200119406A1 (en) 2020-04-16
US11264649B2 (en) 2022-03-01
CN110100349A (zh) 2019-08-06
WO2018116876A1 (ja) 2018-06-28
JPWO2018116876A1 (ja) 2019-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110100349B (zh) 圆筒形的非水电解质二次电池
CN106104901B (zh) 片叠层型锂离子二次电池及片叠层型锂离子二次电池的制造方法
JP2020024951A (ja) 二次電池、電池パック及び車両
JP6202347B2 (ja) 非水電解液二次電池
AU2015402938B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery and battery pack
US20160276652A1 (en) Electrode, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP5618698B2 (ja) 非水電解質電池
WO2008050604A1 (en) Sealed secondary battery
US12009512B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2018142928A1 (ja) 二次電池
JP2013016265A (ja) 非水電解質二次電池
JP2013218913A (ja) 非水電解質二次電池
WO2023145674A1 (ja) 円筒形の非水電解質二次電池
WO2019111742A1 (ja) 非水電解質二次電池
JP6609946B2 (ja) リチウムイオン二次電池用電極、その製造方法及びリチウムイオン二次電池
JP2019009113A (ja) リチウム二次電池
JP2011216295A (ja) 円筒型非水電解質二次電池
JP5999433B2 (ja) 非水電解液二次電池及びその製造方法
CN115832178A (zh) 包含金属有机骨架材料的组合物、二次电池、电池模组、电池包以及用电装置
KR101163391B1 (ko) 중심 부위의 분리막 상에 고상 입자가 코팅된 이차전지
JP7003775B2 (ja) リチウムイオン二次電池
WO2019069890A1 (ja) 非水電解質二次電池
WO2013168585A1 (ja) 角形電池
JP2016219382A (ja) 電池
CN112534623A (zh) 二次电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230907

Address after: Osaka, Japan

Patentee after: Panasonic New Energy Co.,Ltd.

Address before: Japan Osaka

Patentee before: Sanyo Electric Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right