CN110447120A - 锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的锂离子电池(100)具备电池主体(10)、外包装体(20)和一对电极端子(30)，其中，所述电池主体(10)包含1个以上的依次层叠有正极层、电解质层和负极层的发电元件，所述外包装体(20)至少具有热融合性树脂层(21)和阻挡层(23)，且在内部封入有电池主体(10)，所述一对电极端子(30)与电池主体(10)电连接，且至少一部分露出至外包装体(20)的外侧，外包装体(20)具有：容纳电池主体(10)的容纳部(25)、位于容纳部(25)的周围部的热融合性树脂层(21)彼此直接接合或隔着电极端子(30)接合而成的接合部(27)、以及接合部(27)中的热融合性树脂层(21)的一部分从接合部(27)被挤出至容纳部(25)侧而形成的挤出树脂部(29)，挤出树脂部(29)的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax‑Lmin)为0.0mm以上且1.0mm。

Description

锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池。
背景技术
层压型的锂离子电池被用作例如笔记本电脑或手机等电子设备的电源、混合动力汽车或电动汽车等汽车的电源等。
层压型的锂离子电池具有由正极、电解质和负极构成的发电元件被层压膜密封而得的结构。
作为层压型的锂离子电池的相关技术，可列举出例如专利文献1(日本特开2005-332726号公报)、专利文献2(日本特开2012-3919号公报)和专利文献3(日本特开2000-277066号公报)所记载的技术。
专利文献1记载了一种层压型的锂离子电池，其具有发电要素和包裹上述发电要素的层压膜，将上述发电要素从其表面和背面用上述层压膜进行包裹，并将上述层压膜的边缘进行密封，由此密封上述发电要素。此外，专利文献1记载了如下特征：上述层压膜具有容纳上述发电要素的容纳部和位于上述容纳部边缘的凸缘部，上述凸缘部的边缘经密封加工而形成密封加工部，在上述密封加工部与上述容纳部之间设置有未经密封加工的非密封加工部。
专利文献1记载了：具有上述那样的结构的层压型的锂离子电池能够提高热封部的剥离强度，且能够可靠地回收在电池内部产生的气体。
专利文献2记载了一种层压型的锂离子电池，其具备：包含片状正极和片状负极的发电要素、以及对上述发电要素进行了层压的层压膜，上述层压膜包括：第一密封部、具有比上述第一密封部的熔接强度弱的熔接强度的第二密封部、以及与上述第二密封部的上述发电要素侧的端部接触设置且包含空洞的树脂积留部。
专利文献2记载了：关于具有上述那样的结构的层压型的锂离子电池，若层压膜的内部压力变高，则压力施加于树脂积留部，自树脂积留部发生界面剥离，其结果，第二密封部以比第一密封部开裂的压力低的压力发生开裂，由此能够提高层压型的锂离子电池的安全性。
专利文献3记载了一种非水电解质二次电池，其特征在于，在将具有正极板、隔离体和负极板的发电要素容纳于袋状单电池壳体而得的非水电解质二次电池中，在袋状单电池壳体熔接部的内侧端部设置树脂块。
专利文献2记载了：通过在金属层压树脂膜壳体的电池内侧设置树脂块，即使在电池内压上升这样的状况下也能够分散施加于熔接部的应力，不发生金属层压树脂膜壳体熔接部的剥离，能够获得耐压性优异的电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-332726号公报
专利文献2：日本特开2012-3919号公报
专利文献3：日本特开2000-277066号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据本发明人的研究而明确了：现有的层压型的锂离子电池存在绝缘电阻变低的情况。
本发明是鉴于上述情况而进行的，其提供绝缘性优异的锂离子电池。
用于解决课题的手段
本发明人为了实现绝缘性优异的锂离子电池而进行了深入研究。其结果发现：若通过构成外包装体的热融合性树脂层的一部分从接合部被挤出而形成的挤出树脂部的长度存在偏差，则应力集中至挤出树脂部的长度较长的部位，容易发生绝缘破坏。
本发明人基于上述见解而进一步深入研究时发现：通过将上述挤出树脂部的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)控制至规定的范围，能够稳定地获得绝缘性优异的锂离子电池。
本发明是基于这种见解而提出的。
即，根据本发明，提供以下所示的锂离子电池。
根据本发明，提供一种锂离子电池，其具备电池主体、外包装体和一对电极端子，
所述电池主体包含1个以上通过依次层叠正极层、电解质层和负极层而构成的发电元件，
所述外包装体至少具有热融合性树脂层和阻挡层，且在内部封入有上述电池主体，
所述一对电极端子与上述电池主体电连接，且至少一部分露出至上述外包装体的外侧，
上述外包装体具有：容纳上述电池主体的容纳部、位于上述容纳部的周围部的上述热融合性树脂层彼此直接接合或隔着上述电极端子接合而成的接合部、以及上述接合部中的上述热融合性树脂层的一部分从上述接合部被挤出至上述容纳部侧而形成的挤出树脂部，
利用下述条件测定的上述挤出树脂部的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)为0.0mm以上且1.0mm以下。
<条件>
在该锂离子电池的上述电极端子未露出侧的一边的包含中心部的区域中，针对上述挤出树脂部的长度L合计测定10处，将所得10处的长度之中的最大的长度记作上述最大长度Lmax，将最小的长度记作上述最小长度Lmin。此处，上述挤出树脂部的长度L是从上述接合部的上述容纳部侧的端部起至上述挤出树脂部的上述容纳部侧的端部为止的长度，且是相对于上述一边为垂直方向的长度。
发明的效果
根据本发明，能够提供绝缘性优异的锂离子电池。
附图说明
利用下述的优选实施方式及其随附的下述附图，进一步明确上述目的和其它目的、特征和优点。
图1是示意性地示出本发明所述的实施方式的锂离子电池的结构的一例的剖视图。
图2是示意性地示出本发明所述的实施方式的锂离子电池的结构的一例的截面图，其是图1所示的A-A′方向的截面图。
图3是图2所示的虚线部分的放大图。
图4是示意性地示出角度θ的平均值小于90°的例子的截面图。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式，使用附图进行说明。需要说明的是，在所有附图中，对相同的构成要素标注相同的符号，适当省略说明。此外，在附图中，各构成要素示意性地示出可理解本发明的程度的形状、大小和配置关系，其与实际尺寸不同。此外，数值范围的“～”只要没有特别记载则表示以上至以下。
图1是示意性地示出本发明所述的实施方式的锂离子电池100的结构的一例的剖视图。图2是示意性地示出本发明所述的实施方式的锂离子电池100的结构的一例的截面图，其是图1所示的A-A′方向的截面图。图3是图2所示的虚线部分的放大图。
如图1～3所示那样，本实施方式所述的锂离子电池100具备电池主体10、外包装体20和一对电极端子30，所述电池主体10包含1个以上通过依次层叠正极层、电解质层和负极层而构成的发电元件，所述外包装体20至少具有热融合性树脂层21和阻挡层23，且在内部封入有电池主体10，所述一对电极端子30与电池主体10电连接，且至少一部分露出至外包装体20的外侧。并且，外包装体20具有：容纳电池主体10的容纳部25、位于容纳部25的周围部的热融合性树脂层21彼此直接接合或隔着电极端子30接合而成的接合部27、以及接合部27中的热融合性树脂层21的一部分从接合部27被挤出至容纳部25侧而形成的挤出树脂部29，利用下述条件测定的挤出树脂部29的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)为0.0mm以上且1.0mm。
<条件>
在锂离子电池100的电极端子30未露出侧的一边的包含中心部的区域中，针对挤出树脂部29的长度L合计测定10处，将所得10处的长度之中的最大的长度记作上述最大长度Lmax，将最小的长度记作上述最小长度Lmin。此处，挤出树脂部29的长度L是从接合部27的容纳部25侧的端部X1起至挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2为止的长度，且是相对于上述一边为垂直方向的长度。
本发明人为了实现绝缘性优异的锂离子电池100而进行了深入研究。其结果发现：若通过热融合性树脂层21的一部分从接合部27被挤出而形成的挤出树脂部29的长度L存在偏差，则应力集中至挤出树脂部29的长度较长的部位，容易发生绝缘破坏。本发明人基于上述见解而进一步深入研究时，首次发现：通过将挤出树脂部29的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)控制至上述范围内，能够稳定地获得绝缘性优异的锂离子电池100。
即，根据本实施方式，通过将挤出树脂部29的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)设为上述范围内，能够稳定地获得绝缘电阻高、绝缘性优异的锂离子电池100。
此外，本实施方式所述的锂离子电池100由于电池内部的外包装体20与电解液之间的绝缘性优异，因此，能够省略对露出至外包装体20外侧侧面的阻挡层23补充绝缘胶带等绝缘材料等的操作。
此外，本实施方式所述的锂离子电池100即使施加有因振动、接合部27的弯曲、充电放电所致的电池厚度的变动等而对接合部27带来的反复负荷、将容纳部25制成真空而对接合部27带来的应力等各种应力等，也能够抑制电解液侵入至热融合性树脂层21，其结果，能够抑制阻挡层23的腐蚀、阻挡层23与热融合性树脂层21之间的界面剥离等，在外包装体20的密封性方面能够获得长期可靠性。
此处，在层压型的锂离子电池100的表面明显显现出热融合性树脂层21彼此熔接的痕迹(加热痕迹)的情况较多，通常，接合部27的位置可通过目视来判断。因此，接合部27的容纳部25侧的端部X1可通过例如热融合性树脂层21彼此熔接的痕迹(加热痕迹)来判断。
此外，挤出树脂部29的长度L可以使用显微镜进行测定。
此外，优选在锂离子电池100的未露出电极端子30的所有边，挤出树脂部29的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)为0.0mm以上且1.0mm以下，更优选在锂离子电池100的所有边，挤出树脂部29的最大长度与最小长度之差为0.0mm以上且1.0mm以下。
此处，为了将挤出树脂部29的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)、所有边的挤出树脂部29的最大长度与最小长度之差设为上述范围内，重要的是，将使外包装体20的热融合性树脂层21彼此热融合而向外包装体20内封入电池主体10时的热融合条件调整至后述条件。
本实施方式所述的锂离子电池100中，挤出树脂部29的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)为0.0mm以上且1.0mm以下，优选为0.0mm以上且0.8mm以下，更优选为0.0mm以上且0.6mm以下，进一步优选为0.0mm以上且0.5mm以下，更进一步优选为0.0mm以上且0.4mm以下，特别优选为0.0mm以上且0.3mm以下。若(Lmax-Lmin)在上述范围内，则能够更稳定地获得绝缘性优异的锂离子电池100。
此外，对于锂离子电池100的未露出电极端子30的所有边而言，挤出树脂部29的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)更优选为0.0mm以上且0.8mm以下，进一步优选为0.0mm以上且0.6mm以下，更进一步优选为0.0mm以上且0.5mm以下，更进一步优选为0.0mm以上且0.4mm以下，特别优选为0.0mm以上且0.3mm以下。
进而，对于本实施方式所述的锂离子电池100的所有边而言，挤出树脂部29的最大长度与最小长度之差更优选为0.0mm以上且0.8mm以下，进一步优选为0.0mm以上且0.6mm以下，更进一步优选为0.0mm以上且0.5mm以下，更进一步优选为0.0mm以上且0.4mm以下，特别优选为0.0mm以上且0.3mm以下。
此处，挤出树脂部29的最大长度和最小长度分别表示：在测定对象的一边的包含中心部的区域中，针对挤出树脂部29的长度L合计测定10处，所得10处长度之中的最大长度和最小长度。
本实施方式所述的锂离子电池100中，从更稳定地获得绝缘性更优异的锂离子电池100的观点出发，挤出树脂部29的最大长度Lmax优选为2.0mm以下、更优选为1.8mm以下、进一步优选为1.5mm以下、更进一步优选为1.2mm以下、特别优选为1.0mm以下。
此外，本实施方式所述的锂离子电池100中，从提高热融合性树脂层21彼此的接合性、使外包装体20的密封强度更良好、进一步提高绝缘性的观点出发，挤出树脂部29的最大长度Lmax优选为0.5mm以上、更优选为0.6mm以上、进一步优选为0.7mm以上、特别优选为0.8mm以上。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的未露出电极端子30的所有边而言，从更稳定地获得绝缘性更优异的锂离子电池100的观点出发，挤出树脂部29的最大长度Lmax优选为2.0mm以下、更优选为1.8mm以下、进一步优选为1.5mm以下、更进一步优选为1.2mm以下、特别优选为1.0mm以下。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的未露出电极端子30的所有边而言，从提高热融合性树脂层21彼此的接合性、使外包装体20的密封强度更良好、进一步提高绝缘性的观点出发，挤出树脂部29的最大长度Lmax优选为0.5mm以上、更优选为0.6mm以上、进一步优选为0.7mm以上、特别优选为0.8mm以上。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的所有边而言，从更稳定地获得绝缘性更优异的锂离子电池100的观点出发，挤出树脂部29的最大长度优选为2.0mm以下、更优选为1.8mm以下、进一步优选为1.5mm以下、更进一步优选为1.2mm以下、特别优选为1.0mm以下。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的所有边而言，从使热融合性树脂层21彼此的接合性提高、使外包装体20的密封强度更良好、进一步提高绝缘性的观点出发，挤出树脂部29的最大长度优选为0.5mm以上、更优选为0.6mm以上、进一步优选为0.7mm以上、特别优选为0.8mm以上。
此处，挤出树脂部29的最大长度表示：在测定对象的一边的包含中心部的区域中，针对挤出树脂部29的长度L合计测定10处，所得10处长度之中的最大长度。
此处，挤出树脂部29的最大长度Lmax、所有边的挤出树脂部29的最大长度可通过调整使外包装体20的热融合性树脂层21彼此热融合而向外包装体20内封入电池主体10时的热融合条件或者调整热融合性树脂层21的厚度来进行调整。
本实施方式所述的锂离子电池100中，从更稳定地获得绝缘性更优异的锂离子电池100的观点出发，利用下述条件测定的挤出树脂部29的长度L的标准偏差优选为0.20mm以下、更优选为0.15mm以下、进一步优选为0.13mm以下、特别优选为0.10mm以下。
<条件>
在锂离子电池100的电极端子30未露出侧的一边的包含中心部的区域中，针对挤出树脂部29的长度L合计测定10处，算出所得10处的挤出树脂部29的长度L的标准偏差。此处，挤出树脂部29的长度L是从接合部27的容纳部25侧的端部X1起至挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2为止的长度，且是相对于上述一边为垂直方向的长度。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的未露出电极端子30的所有边而言，从更稳定地获得绝缘性更优异的锂离子电池100的观点出发，通过上述条件而测定的挤出树脂部29的长度L的标准偏差优选为0.20mm以下、更优选为0.15mm以下、进一步优选为0.13mm以下、特别优选为0.10mm以下。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的所有边而言，从更稳定地获得绝缘性更优异的锂离子电池100的观点出发，利用下述条件测定的挤出树脂部29的长度L的标准偏差优选为0.20mm以下、更优选为0.15mm以下、进一步优选为0.13mm以下、特别优选为0.10mm以下。
<条件>
在测定对象的一边的包含中心部的区域中，针对挤出树脂部29的长度L合计测定10处，算出所得10处的挤出树脂部29的长度L的标准偏差。此处，挤出树脂部29的长度L是从接合部27的容纳部25侧的端部X1起至挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2为止的长度，且是相对于上述一边为垂直方向的长度。
此处，为了将挤出树脂部29的长度L的标准偏差设为上述范围内，重要的是，将使外包装体20的热融合性树脂层21彼此热融合而向外包装体20内封入电池主体10时的热融合条件调整至后述条件。
本实施方式所述的锂离子电池100中，如图3所示那样，利用下述条件测定的挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2与热融合性树脂层21的容纳部25侧的未融合部22之间的角度θ的平均值优选为90°以上、更优选为95°以上、进一步优选为100°以上。即，角度θ优选为钝角。
此处，根据本发明人的研究而明确了：若上述角度θ为锐角(角度θ的平均值小于90°)，则在施加层压型的锂离子电池100的外部应力(例如将接合部27折弯、将容纳部25制成真空状态、电池单元的充电放电所致的外包装体20的伸缩应力、对于振动下落冲击的应力等)时，容易以锐角部为起点而产生裂纹等，绝缘电阻容易缓缓降低。
因此，若角度θ的平均值为上述下限值以上，则锂离子电池100对于外部应力的耐久性提高，电解液难以浸渗至端部X2与未融合部22之间，能够进一步抑制锂离子电池100的绝缘电阻的降低。
<条件>
在锂离子电池100的电极端子30未露出侧的一边的包含中心部的区域中，针对挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2与热融合性树脂层21的容纳部25侧的未融合部22之间的角度θ合计测定10处，算出所得10处的角度θ的平均值。
此处，作为与热融合性树脂层21的容纳部25侧的未融合部22之间的角度θ的平均值小于90°的例子，可列举出例如图4所示的(a)和(b)那样的状态。若角度θ为图4所示的(a)和(b)那样的状态，则电解液容易浸渗至端部X2与未融合部22之间，锂离子电池100的绝缘电阻容易降低。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的未露出电极端子30的所有边而言，通过上述条件而测定的挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2与热融合性树脂层21的容纳部25侧的未融合部22之间的角度θ的平均值优选为90°以上、更优选为95°以上、进一步优选为100°以上。即，角度θ优选为钝角。若角度θ的平均值为上述下限值以上，则能够进一步抑制电解液浸渗至端部X2与未融合部22之间而导致锂离子电池100的绝缘电阻降低。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的所有边而言，利用下述条件而测定的挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2与热融合性树脂层21的容纳部25侧的未融合部22之间的角度θ的平均值优选为90°以上、更优选为95°以上、进一步优选为100°以上。即，角度θ优选为钝角。若角度θ的平均值为上述下限值以上，则能够进一步抑制电解液浸渗至端部X2与未融合部22之间而导致锂离子电池100的绝缘电阻降低。
<条件>
在测定对象的一边的包含中心部的区域中，针对挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2与热融合性树脂层21的容纳部25侧的未融合部22之间的角度θ合计测定10处，算出所得10处的角度θ的平均值。
此处，为了将角度θ的平均值设为上述范围内，重要的是，将使外包装体20的热融合性树脂层21彼此热融合而向外包装体20内封入电池主体10时的热融合条件调整至后述条件。
在本实施方式所述的锂离子电池100的电极端子30未露出侧的一边的包含中心部的区域中，挤出树脂部29的长度L的平均值例如优选为0.5mm以上且1.5mm以下、更优选为0.7mm以上且1.3mm以下、进一步优选为0.8mm以上且1.2mm以下。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的未露出电极端子30的所有边而言，挤出树脂部29的长度L的平均值例如优选为0.5mm以上且1.5mm以下、更优选为0.7mm以上且1.3mm以下、进一步优选为0.8mm以上且1.2mm以下。
此外，对于本实施方式所述的锂离子电池100的所有边而言，挤出树脂部29的长度的平均值L例如优选为0.5mm以上且1.5mm以下、更优选为0.7mm以上且1.3mm以下、进一步优选为0.8mm以上且1.2mm以下。
接着，说明本实施方式所述的锂离子电池100的各构成要素的例子。
<电池主体>
本实施方式所述的电池主体10例如包含1个以上由正极层和负极层隔着间隔件交替层叠而成的发电元件。这些发电元件与电解液(未图示)一同容纳在包含外包装体20的容器中。发电元件与电极端子30(正极端子和负极端子)电连接，成为电极端子30的一部分或全部被引出至外包装体20外部的构成。
关于正极层，在正极集电体的表背分别设置有正极活性物质的涂布部(正极活性物质层)和未涂布部，关于负极层，在负极集电体的表背设置有负极活性物质的涂布部(负极活性物质层)和未涂布部。
将正极集电体中的正极活性物质的未涂布部制成用于与正极端子连接的正极极耳，将负极集电体中的负极活性物质的未涂布部制成用于与负极端子连接的负极极耳。
正极极耳彼此汇集于正极端子上，与正极端子一同利用超声波焊接等而彼此连接，负极极耳彼此汇集于负极端子上，与负极端子一同利用超声波焊接等而彼此连接。并且，正极端子的一端被引出至外包装体的外部，负极端子的一端也被引出至外包装体的外部。
本实施方式所述的电池主体10可按照公知的方法来制作。
(正极层)
正极层没有特别限定，可根据用途等从公知的可用于锂离子电池的正极中适当选择。正极层包括正极活性物质层和正极集电体。
作为可用于正极层的正极活性物质，优选为能够可逆性地释放/吸储锂离子、电子输送可容易地进行的电导度高的材料。
作为可用于正极层的正极活性物质，可列举出例如锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物、锂锰复合氧化物、锂-锰-镍复合氧化物等锂与过渡金属的复合氧化物；TiS2、FeS、MoS2等过渡金属硫化物；MnO、V2O5、V6O13、TiO2等过渡金属氧化物；橄榄石型锂磷氧化物等。
橄榄石型锂磷氧化物例如包含选自Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B、Nb和Fe中的至少1种元素；锂；磷和氧。为了提高其特性，这些化合物可以将一部分元素部分性地置换成其它元素。
这些之中，优选为橄榄石型锂铁磷氧化物、锂钴复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂锰复合氧化物、锂-锰-镍复合氧化物。这些正极活性物质在作用电位高的基础上容量也大，具有大的能量密度。
正极活性物质可以仅单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
可以向正极活性物质中适当添加粘结剂、导电剂等。作为导电剂，可以使用炭黑、碳纤维、石墨等。此外，作为粘结剂，可以使用聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素、改性丙烯腈橡胶粒子等。
正极层没有特别限定，可通过公知方法来制造。可以采用例如使正极活性物质、导电剂和粘结剂分散至有机溶剂中而得到浆料后，将该浆料涂布于正极集电体并进行干燥等的方法。
正极层的厚度、密度根据电池的使用用途等来适当决定，因此没有特别限定，通常可根据公知的信息来设定。
作为正极集电体，没有特别限定，可以使用锂离子电池中通常使用的正极集电体，可列举出例如铝、不锈钢、镍、钛或它们的合金等。从价格、获取容易性、电化学稳定性等观点出发，作为正极集电体，优选为铝。
(负极层)
负极层可根据用途等从公知的能够用于锂离子电池的负极中适当选择。负极层包含负极活性物质层和负极集电体。
关于可用于负极层的负极活性物质，只要是能够用于负极的负极活性物质，则可以根据用途等来适当设定。
作为可用作负极活性物质的材料的具体例，可以使用人造石墨、天然石墨、非晶质碳、类金刚石碳、富勒烯、碳纳米管、碳纳米角等碳材料；锂金属材料；硅、锡等合金系材料；Nb2O5、TiO2等氧化物系材料；或者它们的复合物。
负极活性物质可以仅单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
此外，可以与正极活性物质同样地，向负极活性物质中适当添加粘结剂、导电剂等。这些粘结剂、导电剂可以使用与添加至正极活性物质中的物质相同的物质。
作为负极集电体，可以使用铜、不锈钢、镍、钛或它们的合金，这些之中，特别优选为铜。
此外，本实施方式中的负极层可通过公知方法来制造。可以采用例如使负极活性物质和粘结剂分散至有机溶剂中而得到浆料后，将该浆料涂布于负极集电体并进行干燥等的方法。
(电解质层)
电解质层是以夹在正极层与负极层之间的方式配置的层。电解质层包含间隔件和电解液，可列举出例如使非水电解液浸渗至多孔性间隔件而得的层。
作为间隔件，只要具有使正极层与负极层电绝缘且使锂离子透过的功能，则没有特别限定，可以使用例如多孔性间隔件。
作为多孔性间隔件，可列举出多孔性树脂膜等。作为构成多孔性树脂膜的树脂，可列举出例如聚烯烃、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚酯等。作为间隔件，优选为多孔性聚烯烃膜，更优选为多孔性聚乙烯膜和多孔性聚丙烯膜等。
作为构成多孔性聚丙烯膜的聚丙烯系树脂，没有特别限定，可列举出例如丙烯均聚物、丙烯与其它烯烃的共聚物等，优选为丙烯均聚物(均聚聚丙烯)。聚丙烯系树脂可以单独使用，也可以组合使用两种以上。
需要说明的是，作为与丙烯共聚的烯烃，可列举出例如乙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等α-烯烃等。
作为构成多孔性聚乙烯膜的聚乙烯系树脂，没有特别限定，可列举出例如乙烯均聚物、乙烯与其它烯烃的共聚物等，优选为乙烯均聚物(均聚聚乙烯)。聚乙烯系树脂可以单独使用，也可以组合使用两种以上。
需要说明的是，作为与乙烯共聚的烯烃，可列举出例如1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等α-烯烃等。
从机械强度与锂离子传导性的平衡的观点出发，间隔件的厚度优选为5μm以上且50μm以下，更优选为10μm以上且40μm以下。
从进一步提高耐热性的观点出发，间隔件优选在多孔性树脂膜的至少一个面进一步具备陶瓷层。
间隔件通过进一步具备上述陶瓷层而能够进一步减小热收缩，能够更进一步防止电极间的短路。
上述陶瓷层例如可通过在上述多孔性树脂层上涂布陶瓷层形成材料并使其干燥来形成。作为陶瓷层形成材料，可以使用例如使无机填料和粘结剂溶解或分散于适当的溶剂而得的材料。
可用于该陶瓷层的无机填料可以从锂离子电池的间隔件所使用的公知材料中适当选择。优选为例如绝缘性高的氧化物、氮化物、硫化物、碳化物等，更优选为将选自氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化锌、氧化铁、氧化铈、氧化钇等氧化物系陶瓷等中的一种或两种以上无机化合物制备成粒子状。这些之中，优选为氧化钛、氧化铝。
上述粘结剂没有特别限定，可列举出例如羧甲基纤维素(CMC)等纤维素系树脂；丙烯酸系树脂；聚偏氟乙烯(PVDF)等氟系树脂等。粘结剂可以仅单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
使这些成分进行溶解或分散的溶剂没有特别限定，可以从例如水、乙醇等醇类、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、甲苯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等中适当选择并使用。
从机械强度、处理性和锂离子传导性的平衡的观点出发，上述陶瓷层的厚度优选为1μm以上且20μm以下，更优选为1μm以上且12μm以下。
本实施方式所述的电解液用于使电解质溶解于溶剂。
作为上述电解质，可列举出锂盐，根据活性物质的种类进行选择即可。可列举出例如LiClO4、LiBF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiB10Cl10、LiAlCl4、LiCl、LiBr、LiB(C2H5)4、CF3SO3Li、CH3SO3Li、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2N、低级脂肪酸羧酸锂等。
作为溶解上述电解质的溶剂，只要是作为使电解质溶解的液体而通常使用的溶剂，就没有特别限定，可列举出碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)等碳酸酯类；γ-丁内酯、γ-戊内酯等内酯类；三甲氧基甲烷、1，2-二甲氧基乙烷、二乙基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃等醚类；二甲基亚砜等亚砜类；1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环等氧戊环类；乙腈、硝基甲烷、甲酰胺、二甲基甲酰胺等含氮溶剂；甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等有机酸酯类；磷酸三酯、二甘醇二甲醚类；三甘醇二甲醚类；环丁砜、甲基环丁砜等环丁砜类；3-甲基-2-噁唑烷酮等噁唑烷酮类；1，3-丙磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、萘磺酸内酯等磺内酯类等。它们可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
<外包装体>
本实施方式所述的外包装体20例如具有大致四边形的平面形状。并且，本实施方式所述的外包装体20具有：容纳电池主体10的容纳部25；位于容纳部25的周围部的热融合性树脂层21彼此直接接合或隔着电极端子30接合而成的接合部27；以及接合部27中的热融合性树脂层21的一部分从接合部27被挤出至容纳部25侧而形成的挤出树脂部29。
本实施方式所述的外包装体20只要至少具有热融合性树脂层21和阻挡层23，且能够将电池主体10封入内部，就没有特别限定。
从电池轻量化的观点出发，优选使用至少具有热融合性树脂层21和阻挡层23的层叠膜。阻挡层23可以选择具有防止电解液漏出、防止来自于外部的水分的侵入等阻挡性阻挡层，可以使用例如不锈钢(SUS)箔、铝箔、铝合金箔、铜箔、钛箔等由金属构成的阻挡层。阻挡层23的厚度例如为10μm以上且100μm以下，优选为20μm以上且80μm以下，更优选为30μm以上且50μm以下。
构成热融合性树脂层21的树脂材料没有特别限定，可以使用例如聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。热融合性树脂层21的厚度例如为20μm以上且200μm以下，优选为30μm以上且150μm以下，更优选为50μm以上且100μm以下。
此外，本实施方式所述的层叠膜的热融合性树脂层21、阻挡层23不限定于分别为1层，也可以为2层以上。
本实施方式中，通过使热融合性树脂层21彼此隔着电池主体10对置，并将容纳电池主体10的部分的周围进行热融合，能够形成外包装体20。可以在成为与形成有热融合性树脂层21的面相反一侧的面的外包装体20的外表面设置尼龙膜、聚酯膜等的树脂层。
接着，说明将热融合性树脂层21彼此热融合的方法。为了获得本实施方式所述的锂离子电池100，重要的是，在适当的条件下进行使热融合性树脂层21彼此隔着电池主体10对置并将容纳电池主体10的部分的周围热融合的方法。
根据本发明人的研究可知：若在外包装体的内侧与外侧产生压差的状态下将热融合性树脂层彼此热融合(也称为热密封)，则因热融合性树脂层沿着横向被挤出而形成的挤出树脂部的长度容易出现偏差。
其理由尚未明确，但可考虑如下的理由。首先，在将电解液注入至电池内部后的外包装体的热密封中，需要抽去外包装体内部(即容纳部)的空气来进行热密封。因此，在利用真空密封机进行预密封而抽去容纳部的空气后，在大气压下使用通常的密封机再次进行热密封(以下也称为主密封)。
此时，外包装体的内部呈现低压，因此，容纳部的空间变小，热融合性树脂层的未融合部之间的距离变窄。由于容纳部的空间变窄、热融合性树脂层的未融合部之间的距离变短等而使容纳部侧的外包装体的形状明显变形。并且，在主密封时从热融合性树脂层挤出的树脂流入至外包装体的形状发生变形的部分，发生变形的部分的挤出树脂部的长度变长或变短。出于上述理由，可以认为：若在外包装体的内侧与外侧产生压差的状态下将热融合性树脂层彼此热融合，则挤出树脂部的长度容易出现偏差。
需要说明的是，注入电解液后进行密封的一边成为电极端子未露出侧的一边。
本发明人基于上述见解而进行深入研究，结果发现：通过在外包装体的内侧与外侧不产生压差的条件下进行主密封，能够以不改变外包装体的形状的方式进行熔接，其结果，能够抑制挤出树脂部的长度的偏差。
即，为了获得本实施方式所述的锂离子电池100，重要的是，在外包装体的内侧与外侧不产生压差的条件下进行热融合性树脂层21彼此的热融合。
此外，根据本发明人的研究可知：若在高温且短时间的条件下将热融合性树脂层彼此热融合，则挤出树脂部的容纳部侧的端部与热融合性树脂层的容纳部侧的未融合部之间的角度θ成为锐角。
其理由尚未明确，但可考虑如下的理由。首先，在将热融合性树脂层彼此热融合时，加热器部正下方的接合部的热融合性树脂层溶出并以较高的温度沿着横向被挤出。此时，由于加热器部正下方以外的容纳部附近的热融合性树脂层的温度较低，因此，在所挤出的高温的热融合性树脂层与所接触的低温的热融合性树脂层之间产生更大的温度差。其结果，可以认为：挤出树脂部的容纳部侧的端部与热融合性树脂层的容纳部侧的未融合部之间的角度θ容易成为锐角。
本发明人基于上述见解而进行了深入研究，结果发现：通过在较低温度且长时间的条件下进行热融合，能够缩小挤出树脂部的温度与未融合部的温度之差，其结果，能够使挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2与热融合性树脂层21的容纳部25侧的未融合部22之间的角度θ成为钝角。
即，在本实施方式所述的锂离子电池100中，为了将挤出树脂部29的容纳部25侧的端部X2与热融合性树脂层21的容纳部25侧的未融合部22之间的角度θ设为钝角，重要的是，以低温且花费更长时间地进行热融合性树脂层21彼此的热融合。
进行热融合性树脂层21彼此的热融合时的加热温度因构成热融合性树脂层21的树脂材料的熔点而异，例如，在构成热融合性树脂层21的树脂材料为聚丙烯的情况下，优选为140℃～185℃，更优选为150℃～180℃。
此外，进行热融合性树脂层21彼此的热融合时的热密封时间例如为10秒～50秒、优选为12秒～30秒。
(电极端子)
本实施方式中，一对电极端子30(正极端子和负极端子)可以使用公知的部件。正极端子可以使用例如由铝、铝合金构成的正极端子，负极端子可以使用例如铜、铜合金或者对它们实施镀镍而得的负极端子等。各个端子被引出至容器的外部，在各个端子的位于将外包装体20的周围进行热熔接的部分的部位预先设置热融合性树脂层21。
需要说明的是，图1中，正极端子和负极端子从外包装体20的不同的边被引出，但正极端子和负极端子也可以从外包装体20的同一边被引出。
以上，针对本发明的实施方式进行了说明，但它们是本发明的例示，也可以采用上述之外的各种构成。
需要说明的是，本发明不限定于上述实施方式，本发明包括能够实现本发明目的的范围内的变形、改良等。
(实施例1)
<正极层的制作>
作为正极活性物质而使用以LiMn2O4和LiNi0.8Co0.1Al0.1O2为主成分的复合氧化物，作为导电剂而使用炭黑，作为粘结剂而使用聚偏氟乙烯(PVdF)。使它们分散至有机溶剂中，制备浆料。将该浆料连续地涂布于作为正极集电体的厚度20μm的铝箔并进行干燥，制作具备正极集电体的涂布部和未经涂布的未涂布部的正极卷。
针对该正极卷，留出成为用于与正极端子连接的极耳的未涂布部，以除去正极极耳之外的尺寸成为纵224mm、横96mm的方式进行冲切，制成正极。
<负极层的制作>
作为负极活性物质而使用人造石墨，作为粘结剂而使用聚偏氟乙烯(PVdF)。使它们分散至有机溶剂中，制备浆料。将该浆料连续地涂布于作为负极集电体的厚度10μm的铜箔并进行干燥，制作具备负极集电体的涂布部和未经涂布的未涂布部的负极卷。
针对该负极卷，留出成为用于与负极端子连接的极耳的未涂布部，以除去负极极耳之外的尺寸成为纵230mm、横100mm的方式进行冲切，制成负极。
<间隔件>
作为间隔件，使用厚度为25μm的多孔性聚丙烯膜。
<锂离子电池的制作>
将正极层与负极层隔着间隔件进行层叠，对其设置负极端子、正极端子，得到电池主体。接着，将在包含碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的溶剂中溶解有1M的LiPF6而得到的电解液和所得电池主体容纳至包含层压膜(具有热融合性树脂层(聚丙烯树脂层、熔点：140℃、厚度：80μm)和阻挡层(铝箔、厚度：40μm)的层叠膜)的外包装体中，并将外包装体的周围部进行热融合，由此得到图1所示的层压型的锂离子电池。该锂离子电池的电池容量为30Ah，正极设为30层，负极设为31层。
此处，在注入电解液后进行密封的外包装体的一边(电极端子未露出侧的一边)的热融合在减压下、175℃、13秒钟的条件下进行。
<评价>
(1)挤出树脂部的长度的测定
将热融合性树脂层彼此直接接合而得的接合部沿着截面形状进行部分切断，对其截面进行截面研磨。接着，使用显微镜测定挤出树脂部的长度。
此处，在锂离子电池中的电极端子未露出侧的一边(注入电解液后进行密封的一边)的包含中心部的200mm区间，每20mm测定挤出树脂部的长度，合计测定10处，使用所得10处的挤出树脂部的长度，分别求出挤出树脂部的最大长度Lmax、挤出树脂部的最小长度Lmin、挤出树脂部的长度L的平均值和挤出树脂部的长度L的标准偏差。
将所得评价结果示于表1。
(2)角度θ的测定
将热融合性树脂层彼此直接接合而得的接合部沿着截面形状进行部分切断，对其截面进行截面研磨。接着，使用显微镜观察挤出树脂部的形状，求出挤出树脂部的容纳部侧的端部X2与热融合性树脂层的容纳部侧的未融合部之间的角度θ。
此处，在锂离子电池中的电极端子未露出侧的一边(注入电解液后进行密封的一边)的包含中心部的200mm区间，每20mm测定角度θ，合计测定10处，求出所得10处的角度θ的平均值。
将所得评价结果示于表1。
(3)绝缘性
使用绝缘电阻计，测定层压型的锂离子电池的绝缘电阻。此处，将层压型的锂离子电池的负极端子连接于绝缘电阻计的负端子，将层压膜的铝箔部分连接于绝缘电阻计的正端子，在外部施加电压为100V的条件下测定绝缘电阻。
接着，按照下述基准评价锂离子电池的绝缘性。
○：锂离子电池的绝缘电阻为1000MΩ以上
×：锂离子电池的绝缘电阻为10MΩ以上且小于1000MΩ
××：锂离子电池的绝缘电阻小于10MΩ
将所得评价结果示于表1。
(实施例2)
注入电解液后进行密封的外包装体的一边(电极端子未露出侧的一边)的热融合在减压下、175℃、15秒钟的条件下进行，除此之外，与实施例1同样地制作锂离子电池，进行与实施例1相同的评价。
将所得评价结果示于表1。
(实施例3)
注入电解液后进行密封的外包装体的一边(电极端子未露出侧的一边)的热融合在大气压下、180℃、10秒钟的条件下进行，除此之外，与实施例1同样地制作锂离子电池，进行与实施例1相同的评价。
将所得评价结果示于表1。
(实施例4)
注入电解液后进行密封的外包装体的一边(电极端子未露出侧的一边)的热融合在大气压下、180℃、13秒钟的条件下进行，除此之外，与实施例1同样地制作锂离子电池，进行与实施例1相同的评价。
将所得评价结果示于表1。
(比较例1)
将注入电解液后进行密封的外包装体的一边(电极端子未露出侧的一边)的热融合变更为在减压下、180℃、3秒钟的条件下进行预密封后再在大气压下、175℃、13秒钟的条件下进行最终密封的方法，除此之外，与实施例1同样地制作锂离子电池，进行与实施例1相同的评价。
将所得评价结果示于表1。
需要说明的是，在预密封中，热融合性树脂层基本不溶出，因此未形成挤出树脂部，仅利用预密封时接合不充分。因此，还进行了最终密封。
(比较例2)
将注入电解液后进行密封的外包装体的一边(电极端子未露出侧的一边)的热融合变更为在减压下、180℃、3秒钟的条件下进行预密封后再在大气压下、210℃、3秒钟的条件下进行最终密封的方法，除此之外，与实施例1同样地制作锂离子电池，进行与实施例1相同的评价。
将所得评价结果示于表1。
[表1]
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1 比较例2
L<sub>max</sub>[mm] 1.0 1.2 1.3 1.5 2.3 2.7
L<sub>min</sub>[mm] 0.8 0.9 0.9 1.0 1.0 1.1
(L<sub>max</sub>-L<sub>min</sub>)[mm] 0.2 0.3 0.4 0.5 1.3 1.6
L的平均值[mm] 0.9 1.0 1.1 1.2 1.6 1.7
L的标准偏差[mm] 0.06 0.08 0.13 0.14 0.40 0.43
角度θ的平均值 110 120 100 100 90 30
绝缘性 ○ ○ ○ ○ × ××
根据表1，挤出树脂部的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)在0.0mm以上且1.0mm以下这一范围内的实施例的锂离子电池的绝缘电阻高，绝缘性优异。与此相对，挤出树脂部的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差(Lmax-Lmin)在0.0mm以上且1.0mm以下这一范围之外的比较例的锂离子电池的绝缘电阻低，绝缘性差。
本申请要求以2017年3月10日提交的日本申请特愿2017-046010号为基础的优先权，并将其全部公开内容援引至此。

Claims (5)

1.一种锂离子电池，其具备电池主体、外包装体和一对电极端子，其中，
所述电池主体包含1个以上通过依次层叠正极层、电解质层和负极层而构成的发电元件，
所述外包装体至少具有热融合性树脂层和阻挡层，且在内部封入有所述电池主体，
所述一对电极端子与所述电池主体电连接，且至少一部分露出至所述外包装体的外侧，
所述外包装体具有：容纳所述电池主体的容纳部、位于所述容纳部的周围部的所述热融合性树脂层彼此直接接合或隔着所述电极端子接合而成的接合部、以及所述接合部中的所述热融合性树脂层的一部分从所述接合部被挤出至所述容纳部侧而形成的挤出树脂部，
利用下述条件测定的所述挤出树脂部的最大长度Lmax与最小长度Lmin之差Lmax-Lmin为0.0mm以上且1.0mm以下，
所述条件：
在该锂离子电池的所述电极端子未露出侧的一边的包含中心部的区域中，针对所述挤出树脂部的长度L合计测定10处，将所得10处的长度之中的最大的长度记作所述最大长度Lmax，将最小的长度记作所述最小长度Lmin，此处，所述挤出树脂部的长度L是从所述接合部的所述容纳部侧的端部起至所述挤出树脂部的所述容纳部侧的端部为止的长度，且是相对于所述一边为垂直方向的长度。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，
利用下述条件测定的所述挤出树脂部的长度L的标准偏差为0.20mm以下，
所述条件：
在该锂离子电池的所述电极端子未露出侧的一边的包含中心部的区域中，针对所述挤出树脂部的长度L合计测定10处，算出所得10处的所述挤出树脂部的长度L的标准偏差，此处，所述挤出树脂部的长度L是从所述接合部的所述容纳部侧的端部起至所述挤出树脂部的所述容纳部侧的端部为止的长度，且是相对于所述一边为垂直方向的长度。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其中，
所述挤出树脂部的最大长度Lmax为0.5mm以上且2.0mm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的锂离子电池，其中，
利用下述条件测定的所述挤出树脂部的所述容纳部侧的端部与所述热融合性树脂层的所述容纳部侧的未融合部之间的角度的平均值为90°以上，
所述条件：
在该锂离子电池的所述电极端子未露出侧的一边的包含中心部的区域中，针对所述挤出树脂部的所述容纳部侧的端部与所述热融合性树脂层的所述容纳部侧的未融合部之间的角度合计测定10处，算出所得10处的所述角度的平均值。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子电池，其中，
所述外包装体是至少具有所述热融合性树脂层和所述阻挡层的层叠膜。
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