CN111164800A - 极板、电极组件和能量存储装置 - Google Patents

Abstract

一种极板，包括集电体、层叠在集电体上的中间层和层叠在中间层上的活性物质层。中间层包含导电粒子和绝缘粒子。中间层的端缘的至少一部分未被活性物质层覆盖。中间层在未被活性物质层覆盖的区域中的绝缘粒子的质量含量比在被活性物质层覆盖的区域中的绝缘粒子的质量含量高。

Description

极板、电极组件和能量存储装置

技术领域

本发明涉及极板、电极组件和能量存储装置。

背景技术

可充电和可放电的能量存储装置(二次电池)用于包括移动电话和电动车辆在内的各种装置。近年来，随着对这些装置的高功率和高性能的需求的增加，需要更小的并且具有更大电容量(更大能量密度)的能量存储装置。

广泛使用包括如下电极组件的能量存储装置，该电极组件通过将正极极板(正极板)和负极极板(负极板)以其间插入电绝缘间隔件的方式进行交替层叠而形成，其中正极极板包括集电体和形成在集电体表面上的正极活性物质层，而负极极板包括集电体和形成在集电体表面上的负极活性物质层。在这种能量存储装置中，使间隔件变薄有效地增加了装置的每单位体积的电容量。因此，包括由多孔树脂膜形成的间隔件的能量存储装置得到了实际使用。

在包括由树脂膜形成的间隔件的能量存储装置中，在正常使用中不会发生但由于某些因素引起的电极组件的温度升高很可能导致间隔件由于热而收缩，从而使正极极板与负极极板直接接触。极板的集电体与对向极板(集电体或活性物质层)的接触使得电阻甚至小于活性物质层彼此接触时的电阻，因此可能流过非常大的短路电流而导致产生过多的热量。极板通常具有用于将其自身连接到外部端子的极耳，该极耳通过将集电体部分地呈带状延伸而形成，使得集电体从活性物质层突出。因此，该极耳在温度升高时极有可能与对向极板接触。

极板有时包括所谓的中间层，以改善集电体与活性物质层之间的粘合性。提出了将中间层延伸至集电体的未层叠活性物质层的区域(例如极耳)，以防止集电体与对向极板直接接触。在中间层介于集电体与对向极板之间的情况下集电体与对向极板接触，这使得短路电阻增加(例如，参见JP-A-2014-75335)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2014-75335

发明内容

本发明要解决的问题

如上述专利文献中所述，当增加通过中间层的电阻抑制短路电流的效果时，需要增加中间层的电阻，而中间层的电阻的增加也增加了集电体与活性物质层之间的电阻。因此，在上述专利文献描述的结构中，抑制短路电流的效果的增加增大了由中间层的电阻引起的内部损耗，从而可能降低了能量存储装置的能量效率。

在上述情况下，本发明的目的是提供一种具有很大的抑制极板与对向极板之间的短路电流的效果的极板、电极组件和能量存储装置。

解决问题的方案

为了解决该问题而制造的根据本发明一个方面的极板包括集电体、层叠在集电体上的中间层、以及层叠在中间层上的活性物质层，其中该中间层包含导电粒子和绝缘粒子，其中中间层的端缘的至少一部分未被活性物质层覆盖，并且其中中间层在未被活性物质层覆盖的区域中的绝缘粒子的质量含量比在被活性物质层覆盖的区域中的绝缘粒子的质量含量高。

本发明的优点

根据本发明一个方面的极板具有很大的抑制极板与对向极板之间的短路电流的效果。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的能量存储装置的示意性分解透视图。

图2是图1中的能量存储装置的电极组件的示意性截面图。

图3是图2中的电极组件的正极极板的示意性俯视图。

图4是图3中的正极极板的示意性局部放大截面图。

图5是示出根据本发明的一个实施例的示例的照片。

具体实施方式

根据本发明一个方面的极板包括集电体、层叠在集电体上的中间层、以及层叠在中间层上的活性物质层，该中间层包含导电粒子和绝缘粒子，该中间层在其端缘的至少一部分上未层叠活性物质层，并且该中间层在其上未层叠活性物质的区域中具有比在其上层叠有活性物质层的区域中高的绝缘粒子质量含量。

在该极板中，层叠在集电体与活性物质层之间的中间层在其上未层叠活性物质的区域中具有比在其上层叠有活性物质层的区域中高的绝缘粒子质量含量，因此中间层在其上未层叠活性物质层的区域中具有比在其上层叠有活性物质层的区域中大的电阻。因此，该极板不会增加使用该极板形成的能量存储装置的内部电阻，而是会增加极板之间接触期间的短路电阻，从而能够有效地抑制短路电流。

在该极板中，优选地，导电粒子是碳材料，并且绝缘粒子是氧化铝。该结构被认为在用于通过涂布和干燥形成中间层的涂布溶液中容易增加导电粒子与绝缘粒子之间的分散性的差异。这使得容易增加中间层的端缘中的绝缘粒子质量含量，从而使得容易生产该极板。

在该极板中，中间层优选还包含用于调节绝缘粒子的聚集的聚集抑制剂。该结构能够在用于通过涂布和干燥形成中间层的涂布溶液中使绝缘粒子的分散性很合适。这使得容易增加中间层的端缘中的绝缘粒子的质量含量，从而使得容易生产该极板。

根据本发明另一方面的电极组件包括该极板、与该极板相对并且具有与该极板的极性不同的极性的对向极板、以及介于该极板与该对向极板之间的间隔件。该电极组件所包括的极板在其上未层叠活性物质的区域中具有高的绝缘粒子质量含量，从而能够在极板与对向极板之间的接触期间有效地抑制短路电流。

根据本发明另一方面的能量存储装置包括该电极组件和用于容纳该电极组件的壳体。该能量存储装置包括该电极组件，从而能够有效地抑制极板和对向极板之间的接触期间的短路电流。

在下文中，适当地参考附图详细描述本发明的实施例。

图1示出了根据本发明的一个实施例的能量存储装置的结构。能量存储装置包括电极组件1和用于容纳电极组件1的壳体2。壳体2中密封有电极组件1和电解液。电极组件1本身代表根据本发明的层叠电极组件的一个实施例。

如图2中所示，电极组件1包括多个正极极板3、多个负极极板4、以及分别介于正极极板3与负极极板4之间的多个间隔件5，其中多个负极极板4作为与正极极板3交替层叠从而与正极极板相向并且具有与正极极板的极性不同的极性的对向极板。正极极板3本身代表根据本发明的极板的一个实施例。

如图3和图4中所示，正极极板3包括正极集电体6、层叠在正极集电体6的两个表面上的中间层7、以及层叠在中间层7的与正极集电体6相反的表面上的正极活性物质层8。

正极集电体6包括：俯视矩形状的活性物质区域，在其上层叠有正极活性物质层8；以及正极极耳9，以小宽度的带状从该活性物质区域延伸。

用作正极集电体6的材料是诸如铝、铁和镍之类的金属或其合金。在这些材料中，为了在高导电率与成本之间取得平衡，更优选的是铝和铝合金。正极集电体6的形态的示例包括箔和沉积膜，并且就成本而言，箔是优选的。即，优选将铝箔作为正极集电体6。铝和铝合金的示例包括JIS H4000(2014)中规定的A1085P和A3003P。

正极集电体6的平均厚度的下限优选为⁵μm，更优选为10μm。另一方面，正极集电体6的平均厚度的上限优选为40μm，更优选为20μm。在将正极集电体6的平均厚度设置为上述下限以上的情况下，可以使正极集电体6具有足够的强度。在将正极集电体6的平均厚度设置为上述上限以下的情况下，可以增加电极组件1的能量密度。

中间层7介于正极集电体6与正极活性物质层8之间，以提高正极活性物质层8对正极集电体6的粘附强度。中间层7具有导电性以将正极集电体6电连接到正极活性物质层8。

当在正常使用中不会发生但由某些因素引起的能量存储装置的过热导致间隔件5发生热收缩时，中间层7会阻止正极集电体6直接与负极极板4接触，从而利用中间层7的电阻抑制短路电流。因此，中间层7优选层叠在正极集电体6的与负极极板4相向的整个区域上。

中间层7包含多个导电粒子、多个绝缘粒子和用于这些粒子的粘合剂。中间层7优选地还包含用于调节绝缘粒子的聚集的聚集抑制剂。中间层7还可以包含添加剂，诸如增稠剂或阻燃剂。

中间层7在其端缘的至少一部分上未层叠正极活性物质层8，特别是在层叠于正极极耳9的部分上未层叠正极活性物质层8，并且该一部分或该部分露出而与负极极板4相向。中间层7在其上未层叠有正极活性物质层8的露出区域中具有比在其上层叠有正极活性物质层8的层叠区域中更高的绝缘粒子质量含量。

中间层7可以通过用涂布溶液涂布正极集电体6并干燥该涂布溶液来形成，该涂布溶液通过将导电粒子和绝缘粒子分散在通过将粘合剂溶解在溶剂中而得到的粘合剂溶液中来制备。对涂布溶液中的绝缘粒子的聚集性进行的适当调节被认为能够通过咖啡环效应而在干燥期间在涂布区域的外缘部分形成绝缘粒子质量含量高的露出区域。“咖啡环效应”是指如下现象：分散介质的蒸发量在涂布区域的外边缘中增加，以使分散质在涂布区域的外边缘部中浓缩并聚集，从而使分散质在干燥后集中地留在外边缘部。

中间层7的层叠区域中的表面电阻的下限优选为0.03mΩ/□，更优选为0.05mΩ/□。另一方面，中间层7的层叠区域中的表面电阻的上限优选为40mΩ/□，更优选为20mΩ/□。在将中间层7的层叠区域中的表面电阻设置为上述下限以上的情况下，可以充分提高露出区域的表面电阻。在将中间层7的层叠区域中的表面电阻设置为上述上限以下的情况下，可以充分降低能量存储装置的内部电阻引起的损耗。通过四端子法来测定中间层7的层叠区域中的表面电阻，该四端子法使用MCP-TESTER LORESTA-FP(三菱石油化学股份有限公司制造)。

中间层7的露出区域中的表面电阻的下限优选为500mΩ/□，更优选为1Ω/□。另一方面，中间层7的露出区域中的表面电阻的上限优选为200Ω/□，更优选为100Ω/□。在将中间层7的露出区域中的表面电阻设置为上述下限以上的情况下，可以充分抑制中间层7的露出区域与负极极板4接触时的短路电流。在将中间层7的露出区域中的表面电阻设置为上述上限以下的情况下，可以充分降低中间层7的层叠区域中的表面电阻。通过四端子法来测定中间层7的露出区域中的表面电阻，该四端子法使用MCP-TESTER LORESTA-FP(由三菱石油化学股份有限公司制造)。

中间层7的平均厚度的下限优选为0.5μm，更优选为1μm。另一方面，中间层7的平均厚度的上限优选为20μm，更优选为5μm。在将中间层7的平均厚度设置为上述下限以上的情况下，可以容易地增加未层叠有正极活性物质层8的区域中的绝缘粒子质量含量，因此可以提高正极极板3的生产率。在将中间层7的平均厚度设置为上述上限以下的情况下，可以减小正极极板3的厚度，因此可以增加能量存储装置的能量密度。

包含在中间层7中的导电粒子保证了正极集电体6与正极活性物质层8之间的导电性。

中间层7中的导电粒子的示例包括：诸如石墨、炉黑、乙炔黑和科琴黑之类的碳材料；诸如铁、镍、铜、铝、金和银之类的金属；以及导电陶瓷。在这些材料中，就容易将分散介质中的导电粒子的行为与后述绝缘粒子的行为区别开来而言，碳材料特别适用。用作导电粒子的碳材料的示例包括诸如炉黑、乙炔黑和科琴黑之类的炭黑、以及石墨。

中间层7中的导电粒子的平均粒径的下限优选为0.001μm，更优选为0.003μm。另一方面，中间层7中的导电粒子的平均粒径的上限优选为1μm，更优选为0.5μm。在将中间层7中的导电粒子的平均粒径设置为上述下限以上的情况下，可以容易地使导电粒子分散在形成中间层7的涂布溶液中，从而使层叠区域中具有恒定电阻。在将中间层7中的导电粒子的平均粒径设置为上述上限以下的情况下，可以形成厚度均匀的中间层7。“平均粒径”是指根据Z8827-1(2008)在显微镜观察图像中测定的粒子的等效圆直径的平均值。

整个中间层7中的导电粒子的含有率的下限优选为3质量％，更优选为5质量％。另一方面，整个中间层7中的导电粒子的含有率的上限优选为40质量％，更优选为30质量％。在将整个中间层7中的导电粒子的含有率设置为上述下限以上的情况下，可以确保中间层7的导电性。在将整个中间层7中的导电粒子的含有率设置为上述上限以下的情况下，可以充分增加中间层7的露出区域的电阻。

包含在中间层7中的绝缘粒子调节中间层7的导电性，以增加尤其是中间层7的露出区域中的电阻，因此当间隔件5收缩以使正极极板3与负极极板4接触时抑制短路电流。

中间层7中的绝缘粒子的示例包括氧化锌、氧化钛、氧化铁、氧化铝、氮化硼、氮化铝、氢氧化铝、氧化硅和聚烯烃(PE、PP和PTFE)。在这些材料中，就容易将分散介质中的绝缘粒子的行为与前述导电粒子的行为区别开来而言，金属氧化物是合适的，并且在金属氧化物中特别适合使用氧化铝。

中间层7中的绝缘粒子的平均粒径的下限优选为0.01μm，更优选为0.10μm。另一方面，中间层7中的绝缘粒子的平均粒径的上限优选为10μm，更优选为5μm。在将中间层7中的绝缘粒子的平均粒径设置为上述下限以上的情况下，可以将绝缘粒子均匀地分散在中间层7的层叠区域中。在将中间层7中的绝缘粒子的平均粒径设置为上述上限以下的情况下，可以通过咖啡环效应增加外缘部的绝缘粒子的质量含量，因此可以充分增加中间层7的露出区域中的电阻。当粒径小时，咖啡环效应趋于增加，因此，中间层7中的绝缘粒子的平均粒径更优选小于导电粒子的平均粒径。

整个中间层7中的绝缘粒子的含有率的下限优选为40质量％，更优选为50质量％。另一方面，整个中间层7中的绝缘粒子的含有率的上限优选为90质量％，更优选为85质量％。在将整个中间层7中的绝缘粒子的含有率设置为上述下限以上的情况下，可以充分增加中间层7的露出区域的电阻。在将整个中间层7中的绝缘粒子的含有率设置为上述上限以下的情况下，可以确保导电粒子和粘合剂的含有率，从而可以确保粘合性和层叠区域中的导电性。

包含在中间层7中的粘合剂在导电粒子与绝缘粒子之间进行连接，并且施加中间层7对正极集电体6和正极活性物质层8的粘附性。

作为包含在中间层7中的粘合剂，可以使用诸如聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、脱乙酰壳多糖、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和聚丙烯酸之类的树脂。

整个中间层7中的粘合剂的含有率的下限优选为5质量％，更优选为10质量％。另一方面，整个中间层7中的粘合剂的含有率的上限优选为60质量％，更优选为50质量％。在将整个中间层7中的粘合剂的含有率设置为上述下限以上的情况下，可以确保中间层7的强度。在将整个中间层7中的粘合剂的含有率设置为上述上限以下的情况下，可以在中间层7的层叠区域中获得导电性。

可以包含在中间层7中的聚集抑制剂具有调节绝缘粒子的聚集的作用，并且由于咖啡环效应，能够在中间层7的外边缘部中形成绝缘粒子含有率高的区域。例如，通过将绝缘粒子与聚集抑制剂预先混合从而将聚集抑制剂附着在绝缘粒子的表面上，可以提高聚集抑制剂的效果，因此可以相对容易地在中间层7的外边缘部中形成绝缘粒子含有率高的区域。

作为可以包含在中间层7中的聚集抑制剂，可以使用诸如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、双极性表面活性剂、非离子表面活性剂和聚合物表面活性剂之类的各种表面活性剂。这些表面活性剂中特别适合使用的是能够适当地抑制绝缘粒子的聚集的聚合物表面活性剂。

整个中间层7中的聚集抑制剂的含有率的下限优选为0.5质量％，更优选为1质量％。另一方面，整个中间层7中的聚集抑制剂的含有率的上限优选为5质量％，更优选为4质量％。在将聚集抑制剂的含有率设置在上述范围内的情况下，可以适当地调节绝缘粒子的聚集性。

作为用于形成中间层7的涂布溶液的分散介质，可以使用能够溶解粘合剂的任何物质。分散介质的示例包括诸如N-甲基-2-吡咯烷酮和甲苯之类的有机溶剂、以及水，并且这些分散介质可以单独使用或混合多种使用。

用于形成中间层7的涂布溶液中的固体成分含有率的下限优选为10质量％，更优选为15质量％。另一方面，用于形成中间层7的涂布溶液中的固体成分含有率的上限优选为30质量％，更优选为25质量％。在将用于形成中间层7的涂布溶液中的固体成分含有率设置为上述下限以上的情况下，可以确保中间层7的厚度，从而可以适当地调节层叠区域中的电阻。在将用于形成中间层7的涂布溶液中的固体成分含有率设置为上述上限以下的情况下，可以相对提高涂布溶液干燥期间通过咖啡环形成的露出区域中的绝缘粒子的含有率。

用于形成中间层7的涂布溶液的粘度的下限优选为10Pa·s，更优选为100Pa·s。另一方面，用于形成中间层7的涂布溶液的粘度的上限优选为10000Pa·s，更优选为1000Pa·s。在将用于形成中间层7的涂布溶液的粘度设置为上述下限以上的情况下，可以确保中间层7的厚度，从而可以适当地调节层叠区域中的电阻。在将用于形成中间层7的涂布溶液的粘度设置为上述上限以下的情况下，可以进行均匀的涂布，最终可以形成厚度均匀的中间层7。涂布溶液的粘度是使用B型粘度计测定的值。具体而言，粘度为使用与TVB-15型(由TOKI SANGYO有限公司制造)相同的机器利用3号转子以12rpm的转速在3分钟后测定的值。

用于干燥用于形成中间层7的涂布溶液的干燥时间(将分散介质的含有率降低至10质量％以下所需的时间)的上限优选为20分钟，更优选为10分钟。在将用于干燥形成中间层7的涂布溶液的干燥时间设置为上述上限以下的情况下，可以提高正极极板3的生产效率。

聚集抑制剂有可能与导电粒子和绝缘粒子两者粘合。因此，认为通过根据聚集抑制剂的含有率，将聚集抑制剂与导电粒子和绝缘粒子中的一者预先混合以将聚集抑制剂优先粘合在导电粒子和绝缘粒子中的一者的表面上，可以适当地调节绝缘粒子的聚集性。

正极活性物质层8由包含正极活性物质的所谓的正极混合物形成。用于形成正极活性物质层8的正极混合物根据需要包含诸如导电剂、粘合剂或增稠剂之类的任选组分。

正极活性物质的示例包括由LixMOy(M表示至少一种过渡金属)表示的复合氧化物(例如LixCoO2、LixNiO2、LixMn2O4、LixMnO3、LixNiαCo(1-α)O2、LixNiαMnβCo(1-α-β)O2和LixNiαMn(2-α)O4)，以及由LiwMex(XOy)z(Me表示至少一种过渡金属，而X表示例如P、Si、B或V)表示的聚阴离子化合物(例如LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、Li2MnSiO4和Li2CoPO4F)。其他元素或阴离子种类可以代替这些化合物中的部分元素或聚阴离子。作为正极活性物质层8，可以单独使用这些化合物或使用其两种以上的混合物。正极活性物质的晶体结构优选为层叠结构或尖晶石结构。

正极活性物质层8中的正极活性物质的含有率的下限优选为50质量％，更优选为70质量％，进一步优选为80质量％。另一方面，正极活性物质的含有率的上限优选为99质量％，更优选为94质量％。在将正极活性物质的含有率设置为上述下限以上的情况下，可以提高电极组件1的能量密度。在将正极活性物质的含有率设置为上述上限以下的情况下，可以确保正极活性物质层8的强度。

导电剂没有特别限制，只要它是不会负面影响电池性能的导电材料即可。这种导电剂的示例包括：天然或人造石墨；诸如炉黑、乙炔黑和科琴黑之类的炭黑；金属；以及导电陶瓷。导电剂的形状的示例包括粉末和纤维。

正极活性物质层8中的导电剂的含有率的下限优选为0.1质量％，更优选为0.5质量％。另一方面，导电剂的含有率的上限优选为10质量％，更优选为5质量％。在将导电剂的含有率设置在上述范围内的情况下，可以提高电极组件1的能量密度，从而可以提高能量存储装置的能量密度。

粘合剂的示例包括诸如氟树脂(例如，聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯)、聚乙烯、聚丙烯和聚酰亚胺之类的热塑性树脂，诸如乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶和氟橡胶之类的弹性体，以及多糖聚合物。

正极活性物质层8中的粘合剂的含有率的下限优选为1质量％，更优选为2质量％。另一方面，粘合剂的含有率的上限优选为10质量％，更优选为5质量％。在将粘合剂的含有率设置在上述范围内的情况下，可以稳定地保持正极活性物质。

增稠剂的示例包括诸如羧甲基纤维素和甲基纤维素之类的多糖聚合物。当增稠剂具有可与锂反应的官能团时，优选预先例如通过甲基化使该官能团失活。

正极活性物质层8的平均厚度的下限优选为10μm，更优选为20μm。另一方面，正极活性物质层8的平均厚度的上限优选为200μm，更优选为100μm。在将正极活性物质层8的平均厚度设置为上述下限以上的情况下，可以充分地活化正极反应。在将正极活性物质层8的平均厚度设置为上述上限以下的情况下，可以提高电极组件1的能量密度，从而可以提高能量存储装置的能量密度。

负极极板4包括导电的箔状或片状的负极集电体10和层叠在负极集电体10的表面上的负极活性物质层11。具体地，负极极板4在负极集电体10的表面上包括在其上层叠有活性物质层的俯视矩形的活性物质区域，并且包括在与正极极耳9相同的方向上以宽度小于活性物质区域宽度的带状从活性物质区域延伸的负极极耳12，其中负极极耳与正极极耳9之间有间隙。

负极极板4的负极集电体10可以具有与上述正极集电体6相同的结构。然而，负极集电体的材料优选为铜或铜合金。即，负极极板4的负极集电体10优选为铜箔。铜箔的示例包括压延铜箔和电解铜箔。

负极活性物质层11由包含负极活性物质的所谓的负极极板混合物形成。用于形成负极活性物质层11的负极极板混合物根据需要包含诸如导电剂、粘合剂、增稠剂或填料之类的任选组分。诸如导电剂、粘合剂、增稠剂或填料之类的任选组分可以使用与正极活性物质层8中相同的组分。

适合用作负极活性物质的是能够存储和释放锂离子的材料。负极活性物质的具体示例包括：诸如锂和锂合金之类的金属；金属氧化物；多磷酸化合物；以及诸如石墨、无定形碳(可石墨化的碳或不可石墨化的碳)之类的碳材料。

负极活性物质层11中的负极活性物质的含有率的下限优选为60质量％，更优选为80质量％，进一步优选为90质量％。另一方面，负极活性物质的含有率的上限优选为99质量％，更优选为98质量％。在将负极活性物质的含有率设置在上述范围内的情况下，可以提高电极组件1的能量密度，从而可以提高能量存储装置的能量密度。

负极活性物质层11中的粘合剂的含有率的下限优选为1质量％，更优选为5质量％。另一方面，粘合剂的含有率的上限优选为20质量％，更优选为15质量％。在将粘合剂的含有率设置在上述范围内的情况下，可以稳定地保持负极活性物质。

负极活性物质层11的平均厚度的下限优选为10μm，更优选为20μm。另一方面，负极活性物质层11的平均厚度的上限优选为200μm，更优选为100μm。在将负极活性物质层11的平均厚度设置为上述下限以上的情况下，可以充分地活化负极反应。在将负极活性物质层11的平均厚度设置为上述上限以下的情况下，可以提高电极组件1的能量密度，从而可以提高能量存储装置的能量密度。

间隔件5介于正极极板3与负极极板4之间，以防止正极极板3与负极极板4直接接触，并且其内部浸渍有电解液，从而能够经由离子在正极极板3与负极极板4之间输送电荷。

间隔件5可以由多孔树脂膜形成。间隔件5可以在多孔树脂膜的至少一个表面(优选与正极极板3相对的表面)上包括抗氧化层或耐热层，并且可以包括粘合剂层作为最外层以用于将间隔件5粘合至正极极板3或负极极板4。

作为用于形成间隔件5的多孔树脂膜的主要组分，可以例如使用聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。在这些组分中，适合用作用于形成间隔件5的多孔树脂膜的主要组分是耐电解液性和耐久性优异的聚乙烯和聚丙烯。“主要组分”是指质量含量最高的组分。

用于形成间隔件5的多孔树脂膜的平均厚度的下限优选为5μm，更优选为10μm。另一方面，用于形成间隔件5的多孔树脂膜的平均厚度的上限优选为30μm，更优选为20μm。在将用于形成间隔件5的多孔质树脂膜的平均厚度设置为上述下限以上的情况下，可以确保间隔件5的强度。在将用于形成间隔件5的多孔质树脂膜的平均厚度设置为上述上限以下的情况下，可以提高电极组件1的能量密度，从而可以提高能量存储装置的能量密度。

间隔件5的抗氧化层或耐热层是为了抑制用于形成间隔件5的多孔树脂膜被氧化从而劣化而设置的层，其包含许多无机粒子和在无机粒子之间连接的粘合剂。

无机粒子的主要组分的示例包括氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化镁和勃姆石。在这些组分中，特别优选铝、二氧化硅和二氧化钛作为抗氧化层或耐热层中的无机粒子的主要成分。

抗氧化层或耐热层中的无机粒子的平均粒径的下限优选为1nm，更优选为7nm。另一方面，无机粒子的平均粒径的上限优选为5μm，更优选为1μm。在将无机粒子的平均粒径设置为上述下限以上的情况下，可以降低抗氧化层或耐热层中的粘合剂的比例，从而可以提高抗氧化层或耐热层的耐热性。在将无机粒子的平均粒径设置为上述上限以下的情况下，可以形成均匀的抗氧化层或耐热层。

抗氧化层或耐热层的平均厚度的下限优选为2μm，更优选为4μm。另一方面，抗氧化层或耐热层的平均厚度的上限优选为6μm，更优选为5μm。在将抗氧化层或耐热层的平均厚度设置为上述下限以上的情况下，可以确保抗氧化层或耐热层的强度。在将抗氧化层或耐热层的平均厚度设置为上述上限以下的情况下，可以提高电极组件1的能量密度，从而可以提高能量存储装置的能量密度。

作为电解液，使用通过将支持电解液溶解在有机溶剂中而获得的有机电解液。适合将锂盐用作支持电解液。锂盐没有特别限制，并且其示例包括LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4和LiClO4。在这些锂盐中，特别优选容易溶于有机溶剂中并且表现出高解离度的LiPF6、LiClO4和CF3SO3Li。

对电解液中使用的有机溶剂没有特别限制，只要其能够溶解支持电解液即可，并且可以单独使用或组合多个使用例如碳酸二甲酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸丁烯酯。在这些有机溶剂中，特别适合使用具有高介电常数并且具有宽的稳定电位区域的碳酸盐。

壳体2是容纳电极组件1并在其中密封有电解液的密封壳体。

壳体2的材料例如可以是树脂，只要其具有能够密封电解液的密封性并且具有能够保护电极组件1的强度即可。然而，适当地将金属用作材料。换句话说，壳体2例如可以是由例如层压膜形成并且具有柔性的袋等。然而，作为壳体，优选地使用能够更加可靠地保护电极组件1的硬质金属壳体。

壳体2可以被构造成包括带底部的方筒形状的壳体主体13以及用于密封壳体主体13的开口的板状盖14。在盖14上设置有正极外部端子15和负极外部端子16，它们分别电连接到正极极板3的正极极耳9和负极极板4的负极极耳12。具体地，正极外部端子15和负极外部端子16设置成穿透盖14。

在壳体2中，能量存储装置附接到正极外部端子15和负极外部端子16，并且盖还可以包括正极连接构件17和负极连接构件18，它们分别连接到电极组件1的正极极耳9和负极极耳12。

<优点>

正极极板3包括中间层7，该中间层7在露出区域中具有比在层叠区域中高的绝缘粒子含有率，从而使中间层7的具有高绝缘粒子含有率并且具有相对较大电阻的露出区域介于正极集电体6与负极极板4之间，从而当在正常使用中不会发生但由于某些因素使得能量存储装置过热而导致间隔件5热收缩时，抑制短路电流。此外，露出区域允许异物附着在其上，以防止异物进入极板之间，从而例如可以防止由于混入异物而引起的短路。

[其他实施例]

上述实施例不限制本发明的结构。因此，基于本说明书的描述和技术常识，上述实施例允许省略、替换或增加实施例中的每个部分的组成元件，并且通过省略、替换或增加而获得的那些内容都被认为属于本发明的范围。

根据本发明的极板可以是负极极板。即，与根据本发明的正极极板类似，负极极板可以包括中间层，该中间层层叠在负极集电体与负极活性物质层之间，并且在其上未层叠负极活性物质层的区域中具有比在其上层叠有负极活性物质层的区域中高的绝缘粒子的含量。

本实施例提供了一种包括极耳的极板。然而，该极板可以是不包括极耳的极板。例如，当在带状集电体上涂布中间层和活性物质层时，可以在带状的宽度方向上的端部形成既没有涂布中间层也没有涂布活性物质层的区域(未涂布区域)，以确保在未涂布区域中电连接到外部端子。

示例

在下文中，基于示例描述本发明。然而，本发明不限于这些示例。

(示例)

将作为绝缘粒子的氧化铝与N-甲基-2-吡咯烷酮以50:50的质量比混合，并且相对于氧化铝的质量以4质量％添加并混合作为聚集抑制剂的聚合物表面活性剂，以制备固体含有率约为50％的预备涂布溶液。以77:8:15的氧化铝、乙炔黑和聚偏二氟乙烯的质量比向该预备涂布溶液添加并混合乙炔黑(导电粒子)和聚偏二氟乙烯(粘合剂)，以获得实际涂布溶液。调节该实际涂布溶液以具有18％的固体含有率。

用刮刀将该实际涂布溶液涂布在带状的铝箔(集电体)上，然后在80℃的恒温室内干燥20分钟，以获得本示例的铝箔。图5示出了本示例所得到的铝箔的照片。在中间层中，中心部分是黑色的，而外边缘部是白色的，这表明轮廓边缘部中的氧化铝的质量含量高。

在本示例中，可以通过中间层的一次涂布来形成高导电性区域(绝缘粒子的质量含量低的区域)和高电阻区域(绝缘粒子的质量含量高的区域)。即，可以同时形成高导电性区域和高电阻区域，并且与分别形成这两个区域的方式相比，本示例能够更有效地形成这两个区域。

工业适用性

根据本发明的极板、电极组件和能量存储装置特别适合用作诸如电动车辆和插电式混合动力电动车辆(PHEV)之类的车辆的动力源。根据本发明的能量存储装置可以适合用于工业用途，诸如能量存储系统(大型能量存储系统和家用的小型能量存储系统)，例如结合了诸如阳光或风力之类的自然能源的分布式电源系统、铁路电源系统和自动引导车(AGV)电源系统。

附图标记说明

1 电极组件

2 壳体

3 正极极板(正极板)

4 负极极板(对向极板)

5 间隔件

6 正极集电体

7 中间层

8 正极活性物质层

9 正极极耳

10 负极集电体

11 负极活性物质层

12 负极极耳

13 壳体主体

14 盖

15 正极外部端子

16 负极外部端子

17 正极连接构件

18 负极连接构件。

Claims (5)

1.一种极板，包括：

集电体；

层叠在所述集电体上的中间层；以及

层叠在所述中间层上的活性物质层，

其中所述中间层包含导电粒子和绝缘粒子，

其中所述中间层的端缘的至少一部分未被所述活性物质层覆盖，并且

其中所述中间层在未被所述活性物质层覆盖的区域中的所述绝缘粒子的质量含量比在被所述活性物质层覆盖的区域中的所述绝缘粒子的质量含量高。

2.根据权利要求1所述的极板，其中所述导电粒子包括碳材料，并且所述绝缘粒子包括氧化铝。

3.根据权利要求1或2所述的极板，其中所述中间层还包含用于调节所述绝缘粒子的聚集的聚集抑制剂。

4.一种电极组件，包括：

根据权利要求1至3中任一项所述的极板；

与所述极板相对并且具有与所述极板的极性不同的极性的对向极板；以及

介于所述极板与所述对向极板之间的间隔件。

5.一种能量存储装置，包括：

根据权利要求4所述的电极组件；以及

用于容纳所述电极组件的壳体。

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