CN112868134A - 电池和电池用保护带 - Google Patents

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Abstract

电池具有正极、负极、连接于上述正极的正极引线、覆盖上述正极引线的保护带，上述保护带具有基材层和在上述基材层上设置的粘接层，上述粘接层具有填充材料和粘合材料，所述填充材料含有含磷酸基化合物、含硼酸基化合物和含硅酸基化合物中的至少1种。

Description

电池和电池用保护带
技术领域
本发明涉及电池和电池用保护带。
背景技术
以往，提出了用保护带覆盖连接于正极的正极引线来提高正极引线与负极间的绝缘性的电池(例如，参照专利文献1和2)。
图4为专利文献1中记载的锂离子二次电池的正极的构成图，图4的(A)为从集电体的一个主面侧观察的局部俯视图，图4的(B)为沿着图4的(A)中的线L1-L1的剖视图。
如图4所示，配置于正极集电体40A的一个主面侧的绝缘带44覆盖未形成正极复合材料层40B的两面未涂布部40b中的正极集电体露出面40a、正极集电体露出面40a上的正极引线42、夹在正极引线42的下端部分与正极集电体露出面40a之间的保护层46。该绝缘带44为保护带，例如在电池异常而正极和负极之间的分隔件发生熔融或破裂时，通过绝缘带44(保护带)可以防止正极引线与负极间的内部短路。
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：国际公开第2017/038010号
发明内容
但是，若电池内混入的异物贯穿保护带而在正极引线和负极间发生内部短路时，存在电池发热、保护带发生熔融或分解的情况。其结果是，短路部分扩大或短路持续发生而产生进一步的发热，导致电池温度上升。因此，以往有时向保护带中添加用于提高耐热性的填充材料(氧化铝等金属氧化物)。
但是，以往添加于保护带的填充材料如果含有率不是非常高，则异物贯穿保护带而发生内部短路时的发热会使保护带熔融或分解，有时不能充分抑制电池温度的上升。另一方面，若提高填充材料的含有率，则保护带的粘合力下降，因此有保护带从正极引线剥离等保护带的长期可靠性下降的担心。因此，期望将保护带中的填充材料的含有率设为较低。
因此，本公开的目的在于提供保护带和具备该保护带的电池，所述保护带与以往的填充材料相比，即使填充材料的含有率低也能够抑制异物贯穿保护带而发生内部短路时的电池温度上升。
本公开的一方式的电池具有：正极、负极、连接于上述正极的正极引线、覆盖上述正极引线的保护带，上述保护带具有基材层和在上述基材层上设置的粘接层，上述粘接层具有填充材料和粘合材料，所述填充材料含有含磷酸基化合物、含硼酸基化合物和含硅酸基化合物中的至少1种。
本公开的一方式的电池用保护带具有基材层和在上述基材层上设置的粘接层，上述粘接层具有填充材料和粘合材料，所述填充材料含有含磷酸基化合物、含硼酸基化合物和含硅酸基化合物中的至少1种。
根据本公开，与以往的填充材料相比，即使填充材料的含有率低也能够抑制异物贯穿保护带而发生内部短路时的电池温度上升。
附图说明
图1为实施方式的电池的剖视图。
图2中，(A)为从正极的一个主面侧观察的局部俯视图，(B)为沿着(A)中的线L1-L1的剖视图。
图3为本实施方式中使用的保护带的局部剖视图。
图4为专利文献1中记载的锂离子二次电池的正极的构成图。
具体实施方式
以下对作为本公开的一方式的电池的一例进行说明。以下的实施方式的说明中所参照的附图为示意性记载，图中所描绘的构成要素的尺寸比率等有时不同于实物。
图1为实施方式的电池的剖视图。图1所示的电池10示出了锂离子二次电池的一例，但是实施方式的电池不限于锂离子二次电池，可以为金属锂二次电池、全固体电池等。以下将图1的电池10称为锂离子二次电池10。
图1所示的锂离子二次电池10具备：将正极11和负极12夹着分隔件13卷绕而成的卷绕型的电极体14；非水电解质；分别配置于电极体14的上方和下方的绝缘板18，19；正极引线20和负极引线21；覆盖正极引线20的保护带(未图示)；和电池外壳15。
电极体14不限于卷绕型，也可以应用例如将正极和负极夹着分隔件而交替层叠而成的层叠型等其它形态。
电池外壳15收纳电极体14、非水电解质等，具备例如：具有开口部的有底圆筒形状的外壳主体16和对外壳主体16的开口部进行封口的封口体17。电池外壳15具备设置在外壳主体16和封口体17之间的垫片28的方式是理想的，由此，可确保电池内部的密闭性。作为电池外壳15，不限于圆筒形，可以为例如方形、层压型等。
外壳主体16例如具有鼓凸部22，所述鼓凸部22为侧面部的一部分向内侧突出而成且支撑封口体17。鼓凸部22优选沿着外壳主体16的圆周方向以环状形成，以其上面支撑封口体17。
封口体17具有从电极体14侧起依次层叠局部开口的金属板23、下阀体24、绝缘体25、上阀体26、和盖子27而成的结构。构成封口体17的各构件具有例如圆板形状或环形状，除绝缘体25之外的各构件彼此电连接。下阀体24和上阀体26以各自的中央部彼此连接，在各自的周缘部之间夹着绝缘体25。若内压因通过内部短路等而产生的发热而升高，例如下阀体24将上阀体26挤压到盖子27侧从而发生变形、断裂，下阀体24与上阀体26之间的电流通路被切断。若内压进一步升高，则上阀体26断裂，气体从盖子27的开口部被排出。
正极引线20的一端与正极11连接。另外，正极引线20从正极11通过绝缘板18的贯通孔而延伸至局部开口的金属板23，正极引线20的另一端与局部开口的金属板23的下表面连接。由此，与局部开口的金属板23电连接的盖子27成为正极端子。另外，负极引线21的一端与负极12连接。另外，负极引线21从负极12起通过绝缘板19的外侧而延伸到外壳主体16的底部内表面，负极引线21的另一端与外壳主体16的底部内表面连接。由此，外壳主体16成为负极端子。
以下对覆盖正极11、和正极引线20的本实施方式的保护带进行说明。
图2的(A)为从正极的一个主面侧观察的局部俯视图，图2的(B)是沿着图2的(A)中的线L1-L1的剖视图。需要说明的是，图2中，为了使正极11的构成更明确而在图2的(A)中以透视图形式用点划线示出了覆盖正极引线20的保护带(符号30)。
正极11具备正极集电体32和形成于正极集电体32上的正极活性物质层34。作为正极集电体32，使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、表层配置有该金属的薄膜等。正极活性物质层34包含正极活性物质。另外，正极活性物质层34优选除了正极活性物质以外还包含导电材料和粘合材料。
作为正极活性物质层34中所含的正极活性物质，可列举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，这些锂过渡金属复合氧化物中可以添加Al、Ti、Zr、Nb、B、W、Mg、Mo等。
作为正极活性物质层34中所含的导电材料，可列举炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨等碳粉末等。这些可以单独使用，也可以将两种以上组合使用。
作为正极活性物质层34中所含的粘合材料，可列举氟系高分子、橡胶系高分子等。例如，作为氟系高分子，可列举聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、或它们的改性物等；作为橡胶系高分子，可列举乙烯-丙烯-异戊二烯共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯共聚物等。这些可以单独使用，也可以将两种以上组合使用。
正极集电体32具有未形成正极活性物质层34的露出部32a。需要说明的是，图2所示的露出部32a形成于正极集电体32的一个主面侧和另一主面侧这两者。露出部32a可以形成于正极集电体32的任意位置，但通常形成于正极集电体32的长度方向中央部侧。
正极引线20具备：与正极集电体32的露出部32a连接的一端部20a、延伸到正极集电体32的周缘部32b外侧的延伸部20b。另外，虽然图2中未图示，但是正极引线20在比延伸部20b更靠前端侧具有另一端部，该另一端部如前所述连接于封口体17的局部开口的金属板23。正极引线20的一端部20a和正极集电体32的露出部32a的连接方法只要能够确保正极引线20与正极集电体32的电连接就没有特别限制，可列举例如超声波熔接等。
正极引线20的材料为铝、钛等金属等，没有特别限制。
图2所示的保护带30覆盖正极引线20的一端部20a。即，保护带30覆盖位于正极集电体32的露出部32a上的正极引线20。但是，被保护带30覆盖的正极引线20的位置不限于正极引线20的一端部20a，例如，可以为正极引线20的延伸部20b，可以为与封口体17的连接部、即正极引线20的另一端部。正极引线20与负极12之间产生的内部短路主要容易发生在正极引线20的一端部20a与负极12之间、正极引线20的延伸部20b与负极12之间，因此优选保护带30覆盖正极引线20的一端部20a和延伸部20b中的至少任一者，特别优选覆盖正极引线20的一端部20a。需要说明的是，用保护带30覆盖正极引线20的一端部20a的情况下，可以用保护带30覆盖正极引线20的一端部20a的一部分，但从有效抑制内部短路的发生等的方面考虑，优选覆盖一端部20a整体。另外，与用保护带30覆盖正极引线20的延伸部20b的情况同样地，可以用保护带30覆盖延伸部20b的一部分，优选覆盖延伸部20b的整体。另外，在用保护带30覆盖正极引线20的延伸部20b的一部分或全部时，优选将保护带30卷绕在延伸部20b上而覆盖延伸部20b的外周整体。
另外，如图2所示，保护带30可以覆盖正极引线20的一端部20a且覆盖正极集电体32的露出部32a。在用保护带30覆盖露出部32a的情况下，可以用保护带30覆盖露出部32a的一部分，但从有效抑制发生内部短路的角度等出发，优选覆盖露出部32a整体。需要说明的是，图2中示出了保护带30与露出部32a之间存在空间(距离)的方式，但是保护带30也可以粘接于露出部32a。如图2所示，保护带30可以从露出部32a突出并配置于正极活性物质层34上。
以下对保护带30的构成进行说明。
图3为本实施方式中使用的保护带的局部剖视图。如图3所示，保护带30具有粘接层30a和基材层30b。保护带30的粘接层30a为粘接在正极引线20上的层。即，保护带30具有从正极引线20侧起依次层叠有粘接层30a、基材层30b的层叠结构。
从耐热性、机械强度等的方面考虑，期望基材层30b是以有机材料为主体的层。以有机材料为主体是指：构成基材层30b的材料中，有机材料的比例最高，但从保护带30的强度等的方面考虑，有机材料的含量例如相对于基材层30b的总质量优选为80质量％以上，更优选为90质量％以上。有机材料可列举例如纤维素衍生物(例如纤维素醚、纤维素酯等)、聚氯乙烯、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯等)、聚苯乙烯、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯等)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯醚等。其中，优选聚酰亚胺、全芳香族聚酰胺(芳族聚酰胺)，特别优选聚酰亚胺。这些可以单独使用，也可以将两种以上组合使用。另外，基材层30b可以是包含第1树脂层和第2树脂层的层叠结构，例如，可列举含有包含聚酰亚胺的第1树脂层与包含除聚酰亚胺以外的树脂的第2树脂层的层叠结构等。在基材层30b包含聚酰亚胺的情况下，聚酰亚胺的含量优选为80质量％以上，更优选为90质量％以上。
聚酰亚胺为重复单元中包含酰亚胺键的高分子的总称，通常是指芳香族化合物直接通过酰亚胺键连接的芳香族聚酰亚胺。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，因此具有刚性且牢固的分子结构。聚酰亚胺的种类没有特别限定，可以为聚均苯四甲酰亚胺之类的全芳香族聚酰亚胺，可以为聚醚酰亚胺之类的半芳香族聚酰亚胺，可以为使双马来酰亚胺与芳香族二胺反应而得的热固化性聚酰亚胺。
基材层30b的厚度是任意的，从保护带30的强度等的方面考虑，例如优选为5μm以上且30μm以下，更优选为10μm以上且30μm以下。
需要说明的是，对基材层30b包含无机材料等填充材料这一点没有限制，从保护带30的柔软性等的方面考虑，以尽量不含填充材料为宜。
粘接层30a包含粘合材料和填充材料。粘合材料只要是对正极引线20等粘接部具有粘接性的材料就没有特别限制，可列举例如丙烯酸类树脂、天然橡胶、合成橡胶、有机硅、环氧树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂等。这些可以单独使用，也可以将两种以上组合使用。另外，粘合材料除了树脂材料以外还可以根据需要包含增粘材料、交联材料、抗老化材料、着色材料、抗氧化材料、链转移材料、增塑材料、软化材料、表面活性材料、防静电材料等添加材料以及溶剂。
填充材料包含含磷酸基化合物、含硼酸基化合物和含硅酸基化合物中的至少1种。
含磷酸基化合物只要是具有磷酸基的化合物就没有特别限制，优选例如磷酸金属盐、磷酸酯、缩合磷酸盐等。这些可以单独使用，也可以将两种以上组合使用。
作为磷酸金属盐中的金属种类，优选例如碱金属、碱土金属、过渡金属、Al等，特别优选锂、钠、镁、钾、钙，更优选锂、钙。作为磷酸金属盐的具体例，可列举例如磷酸锂、磷酸二锂、磷酸三锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂等磷酸锂盐；磷酸钠、磷酸二钠、磷酸三钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等磷酸钠盐；磷酸氢镁、磷酸三镁等磷酸镁盐；磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾等磷酸钾盐；磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸三钙等磷酸钙盐等；磷酸铝。
作为磷酸酯，可列举例如磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯等脂肪族磷酸酯；磷酸三苯基酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸二甲苯基苯基酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸三(二甲苯基)酯、磷酸(二甲苯基)二苯基酯、磷酸三(异丙基苯基)酯、磷酸异丙基苯基二苯基酯、磷酸二异丙基苯基苯基酯、磷酸三(三甲基苯基)酯、磷酸三(叔丁基苯基)酯、磷酸羟基苯基二苯基酯、磷酸辛基二苯基酯等芳香族磷酸酯；间苯二酚聚苯基磷酸酯、1,3-亚苯基双(2,6-二甲基苯基磷酸酯)、间苯二酚聚(二-2,6-二甲苯基)磷酸酯、双酚A聚甲苯基磷酸酯、双酚A聚苯基磷酸酯、氢醌聚(2,6-二甲苯基)磷酸酯以及这些的缩合物等缩合磷酸酯等。
作为缩合磷酸盐，可列举例如焦磷酸盐、三聚磷酸盐等聚磷酸盐；三偏磷酸盐、四偏磷酸盐等偏磷酸盐；或超磷酸盐(Ultraphosphate)等。具体而言，可列举聚磷酸铵、聚磷酸哌嗪、聚磷酸三聚氰胺、聚磷酸胍、聚磷酸铵酰胺、聚磷酸钠、聚磷酸钾、聚磷酸铝等。
含硼酸基化合物只要是含有硼酸基的化合物就没有特别限制，例如优选硼酸金属盐、硼酸酯、缩合硼酸盐等。这些可以单独使用，也可以将两种以上组合使用。
作为硼酸金属盐中的金属种类，可列举例如碱金属、碱土金属、过渡金属、Al等，具体而言优选锂、钠、镁、钾、钙，更优选锂、钙。作为硼酸金属盐的具体例，可列举例如偏硼酸锂、四硼酸锂、五硼酸锂等硼酸锂盐；偏硼酸钠、二硼酸钠、四硼酸钠、五硼酸钠、六硼酸钠、八硼酸钠等硼酸钠盐；原硼酸镁、二硼酸镁、偏硼酸镁、四硼酸三镁、四硼酸五镁等硼酸镁盐；偏硼酸钾、四硼酸钾、五硼酸钾、六硼酸钾、八硼酸钾等硼酸钾盐；二硼酸钙、四硼酸三钙、四硼酸五钙、六硼酸钙等硼酸钙盐等；硼酸铝。
作为硼酸酯，可列举例如硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙基酯、硼酸三丁酯等脂肪族硼酸酯；硼酸三甲苯基酯、硼酸三苯基酯等芳香族硼酸酯等。
作为缩合硼酸盐，可列举例如无水硼酸三聚氰胺、四硼酸三聚氰胺等硼酸三聚氰胺。
含硅酸基化合物优选硅酸金属盐、硅酸酯和缩合硅酸盐，可列举硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸钙盐、硅酸镁盐、硅酸钡盐、硅酸锰盐。可列举例如偏硅酸锂、偏硅酸钠、偏硅酸钾、偏硅酸镁、偏硅酸钙、偏硅酸钡、偏硅酸锰等。
含磷酸基化合物、含硼酸基化合物和含硅酸基化合物具有阻燃性，通过使粘接层30a包含这些化合物，从而能够提高保护带30的耐热性。例如，即使异物贯穿保护带30而在正极引线20与负极12间发生内部短路、电池发生发热，也抑制保护带30的熔融或分解。其结果是，抑制短路部分的扩大或短路持续，能够抑制电池温度的上升。另外，含磷酸基化合物、含硼酸基化合物和含硅酸基化合物与以往的填充材料(氧化铝等金属氧化物)相比，能够以较低含有率达到同等以上的保护带30的耐热性。即，与以往的填充材料相比，能够以较低含有率抑制异物贯穿保护带30而发生短路时的电池温度上升。而且，在本实施方式中，能够将填充材料(含磷酸基化合物、含硼酸基化合物、含硅酸基化合物)的含有率控制为比以往的填充材料更低，因此还能够提高保护带30的粘合力(实质上为粘接层30a的粘合力)。其结果是，能够抑制保护带30从正极引线20剥离等保护带30的长期可靠性的下降，进而能够确保电池的长期安全性。
从保护带30的耐热性和粘合力角度等出发，粘接层30a中的填充材料的含量优选为例如1质量％～50质量％的范围，更优选为1质量％～30质量％的范围。
粘接层30a的厚度是任意的，从保护带30的粘接性和有效抑制保护带30的熔融或分解等的方面考虑，例如优选为1μm～25μm的范围，更优选为5μm～20μm的范围。
粘接层30a中，除了粘合材料和填充材料以外，优选还包含发泡促进材料。发泡促进材料是指：具有因热而分解并释放出氮气、氨等气体成分的功能的材料，可列举例如具有分解性的铵盐、双氰胺、三聚氰胺等含氮化合物等。在包含发泡促进材料的情况下，在因热而分解时，形成发泡性的绝热层，由此能够抑制热分解向周边的扩展和发热的持续。其结果是，与不含发泡促进材料时相比，能够以更少的填充材料的用量得到同等效果。
保护带30的厚度没有特别限制，优选例如10～55μm的范围。保护带30的厚度若小于10μm，则容易因电池内混入的异物而断裂。另外，保护带30的厚度若超过55μm，为了在规定大小的外壳主体16中收纳电极体14，有时需要减小其它构成构件的体积。
由电池的内部短路引起的电池温度上升只要容易发生在正极引线20与负极12接触时，因此优选如上述例示那样用保护带30覆盖正极引线20(和正极集电体32的露出部32a)。但是，用保护带30覆盖的位置不限于正极引线20(和正极集电体32的露出部32a)，只要是有因电池的内部短路而电池温度上升的担心的位置即可，没有特别限定。例如，负极12通常与正极11同样地形成负极集电体的露出部，该露出部上连接有负极引线21的一端，在这种情况下，可以用保护带30覆盖负极引线21、负极集电体的露出部。
以下对负极12、非水电解质、分隔件13进行说明。
负极12具备负极集电体和形成于负极集电体上的负极活性物质层。作为负极集电体，可以使用铜等在负极的电位范围内稳定的金属的箔、表层配置有该金属的薄膜等。负极活性物质层包含负极活性物质。负极活性物质层除了负极活性物质以外还包含增稠材料、粘合材料的方式是理想的。
作为负极活性物质，可以使用能够吸藏/释放出锂离子的碳材料，除了石墨以外还可以使用难石墨性碳、易石墨性碳、纤维状碳、焦炭和炭黑等。另外，作为非碳系材料，可以使用硅、锡和以这些为主的合金、氧化物。
作为粘合材料，与正极的情况同样地，可以使用PTFE等，可以使用苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)或其改性物等。作为增稠材料，可以使用羧甲基纤维素(CMC)等。
虽然省略了图中的说明，但是负极集电体与前述的正极集电体32同样地具有未形成负极活性物质层的露出部。需要说明的是，负极集电体的露出部可以形成于负极集电体的任意位置，但通常形成于负极集电体的长度方向端部侧。另外，负极引线21与前述的正极引线20同样地，具备连接于负极集电体的露出部的一端部、从一端部延伸到负极集电体的周缘部外侧的延伸部。另外，负极引线21在比延伸部更前端侧具有另一端部，该另一端部连接于外壳主体16的底部内表面。负极引线21的材料为镍、钛等金属等，没有特别限制。
负极引线21的一端部、延伸部、另一端部中的至少任意1个位置可以被保护带30覆盖。另外，负极集电体的露出部也可以被保护带30覆盖。
非水电解质包含非水溶剂和溶解到非水溶剂中的电解质盐。非水电解质不限于液体电解质，也可以是使用凝胶状聚合物等的固体电解质。作为非水溶剂，可以使用例如酯类、醚类、腈类、二甲基甲酰胺等酰胺类、六亚甲基二异氰酸酯等异氰酸酯类以及这些中的两种以上的混合溶剂等。非水溶剂可以含有用氟等卤原子取代这些溶剂中的至少一部分氢而得的卤素取代物。
作为上述酯类的例子，可列举：碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯等环状碳酸酯；碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲基异丙基酯等链状碳酸酯；γ-丁内酯、γ-戊内酯等环状羧酸酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯等链状羧酸酯等。
作为上述醚类的例子，可列举：1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷、1,3-二氧杂环己烷、1,4-二氧杂环己烷、1,3,5-三氧杂环己烷、呋喃、2-甲基呋喃、1,8-桉树脑、冠醚等环状醚；1,2-二甲氧基乙烷、二乙醚、二丙醚、二异丙醚、二丁醚、二己基醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、甲基苯基醚、乙基苯基醚、丁基苯基醚、戊基苯基醚、甲氧基甲苯、苄基乙醚、二苯基醚、二苄基醚、邻二甲氧基苯、1,2-二乙氧基乙烷、1,2-二丁氧基乙烷、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丁醚、1,1-二甲氧基甲烷、1,1-二乙氧基乙烷、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚等链状醚类等。
作为上述腈类的例子，可列举乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、正庚腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、1,2,3-丙烷三甲腈、1,3,5-戊烷三甲腈等。
作为上述卤素取代物的例子，可列举氟代碳酸亚乙酯(FEC)等氟代环状碳酸酯、氟代链状碳酸酯、氟代丙酸甲酯(FMP)等氟代链状羧酸酯等。
作为电解质盐的例子，可列举LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、LiSCN、LiCF3SO3、LiCF3CO2、Li(P(C2O4)F4)、LiPF6-x(CnF2n+1)x(1＜x＜6，n为1或2)、LiB10Cl10、LiCl、LiBr、LiI、氯硼烷锂、低级脂肪族羧酸锂、Li2B4O7、Li(B(C2O4)F2)等硼酸盐类、LiN(SO2CF3)2、LiN(ClF2l+1SO2)(CmF2m+1SO2){l、m为0以上的整数}等酰亚胺盐类等。电解质盐既可以单独使用这些中的1种，也可以将多种混合使用。电解质盐的浓度例如为每1L非水溶剂为0.8～1.8摩尔。
作为分隔件13，使用例如具有离子透过性和绝缘性的多孔片等。作为多孔片的具体例，可列举微多孔薄膜、织布、无纺布等。作为分隔件13的材质，优选聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂、纤维素等。分隔件13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，也可以使用在分隔件的表面涂布有芳族聚酰胺系树脂、陶瓷等材料的类型。
实施例
以下通过实施例进一步说明本公开，但是本公开不受这些实施例限定。
＜实施例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(导电材料)、0.9质量份的聚偏氟乙烯(粘合材料)和适量的NMP混合，由此制备正极复合材料浆料。将得到的正极复合材料浆料涂布于作为正极集电体的厚度15μm的铝箔的两面并干燥后，进行压延，由此制作带状的正极。其中，在正极的长度方向的中央附近的两面设置了条带状的露出部。在正极集电体的露出部上配置正极引线的一端部，将一端部熔接于露出部。
以覆盖正极引线的一端部和正极集电体的露出部的整面的方式贴合保护带。使用的保护带为具有厚度25μm的由聚酰亚胺构成的基材层和厚度7μm的粘接层的保护带。聚酰亚胺是通过均苯四酸酐和二氨基二苯基醚的反应合成的。粘接层使用了以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料75质量份和作为填充材料的LiPO4颗粒(Sigma-AldrichJapan制)25质量份的混合物。
[负极的制作]
将作为负极活性物质的平均粒径为约20μm的鳞片状的人造石墨100质量份、1质量份的丁苯橡胶(粘合材料)、1质量份的羧甲基纤维素(增稠材料)和水混合，由此制备负极复合材料浆料。将得到的负极复合材料浆料均匀涂布于作为负极集电体的厚度8μm的铜箔的两面并干燥后，进行压延，制作带状的负极。其中，在负极的卷绕结束侧的端部的两面设置了露出部。在负极集电体的露出部上配置负极引线的一端部，将一端部熔接于露出部。
[非水电解质的制备]
向碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯的混合溶剂(体积比1：1：8)中，以1.4mol/L的浓度溶解LiPF6，由此制备非水电解质。
[电池的制作]
将正极和负极夹着分隔件进行层叠、卷绕，由此形成电极体。在该电极体的上方和下方配置绝缘板，并且收纳在内表面实施了镀镍的铁制的外壳主体中。将从电极体突出的负极引线熔接于电池外壳的底面，将从电极体突出的正极引线熔接于在周缘部具备垫片的封口体的内表面。向外壳主体内注入非水电解质后，用封口体封住外壳主体的开口，将外壳主体的开口端部介由垫片嵌入封口体的周缘部，由此制作圆筒型的锂离子二次电池。
＜实施例2＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料70质量份和作为填充材料的LiPO4颗粒30质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例3＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料50质量份和作为填充材料的LiPO4颗粒50质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例4＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料75质量份和作为填充材料的磷酸钙颗粒(和光纯药工业株式会社制)25质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例5＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料70质量份和作为填充材料的磷酸钙颗粒30质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例6＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料75质量份和作为填充材料的聚磷酸铵颗粒(太平化学产业株式会社制)25质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例7＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料70质量份和作为填充材料的聚磷酸铵颗粒30质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例8＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料75质量份和作为填充材料的聚磷酸三聚氰胺颗粒(株式会社三和化学制)25质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例9＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料70质量份和作为填充材料的聚磷酸三聚氰胺颗粒30质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例10＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料70质量份和作为填充材料的Li2B4O7颗粒(和光纯药工业株式会社制)30质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜实施例11＞
作为保护带的粘接层，使用以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料70质量份和作为填充材料的Li2SiO3颗粒(和光纯药工业株式会社制)30质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜比较例1＞
粘接层使用了以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料75质量份和作为填充材料的Al2O3颗粒25质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜比较例2＞
粘接层使用了以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料50质量份和作为填充材料的Al2O3颗粒50质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
＜比较例3＞
粘接层使用了以丙烯酸类树脂为主要成分的丙烯酸系粘合材料30质量份和作为填充材料的Al2O3颗粒70质量份的混合物，除此以外与实施例1同样地制作锂离子二次电池。
[强制内部短路试验]
基于JIS C8714，进行各实施例和比较例的电池的强制内部短路试验。其中，进行使用尺寸比标准尺寸的镍片更大的镍片(高度0.5mm、宽度0.2mm、一条边3mm的L形(角度90°))的加严试验。镍片以该片贯穿保护带的方式配置于保护带和分隔件之间。然后用热电偶测定电池侧面的上升温度。将其结果示于表1。
[保护带粘合力试验]
基于JIS Z 0237：2009的10.4.1(针对试验板的180°剥离粘合力)，对各实施例和比较例中使用的保护带的粘合力(N/10mm)进行评价。将其结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0003022035920000161
比较了使用含磷酸基化合物、含硼酸基化合物或含硅酸基化合物作为添加于保护带的填充材料的实施例和使用Al2O3颗粒作为填充材料的比较例。实施例1、4、6和8与比较例1相比，虽然填充材料的含有率相同，但是强制内部短路试验中电池温度上升得到抑制。另外，实施例1～2、5～11虽然填充材料的含有率低于比较例2，但是在强制内部短路试验中也抑制了电池温度上升。另外，实施例2、3、5、7、9、10、11虽然填充材料的含有率低于比较例3，但是与比较例3同样地在强制内部短路试验中未见电池温度上升。另外，通过使用含磷酸基化合物、含硼酸基化合物或含硅酸基化合物作为填充材料，能够抑制填充材料的含有率，因此也能够提高保护带的粘合力。
附图标记说明
10 锂离子二次电池
11 正极
12 负极
13 分隔件
14 电极体
15 电池外壳
16 外壳主体
17 封口体
18、19 绝缘板
20 正极引线
20a 一端部
20b 延伸部
21 负极引线
22 鼓凸部
23 局部开口的金属板
24 下阀体
25 绝缘体
26 上阀体
27 盖子
28 垫片
30 保护带
30a 粘接层
30b 基材层
32 正极集电体
32a 露出部
32b 周缘部
34 正极活性物质层

Claims (20)

1.一种电池，其具有：正极、负极、连接于所述正极的正极引线、覆盖所述正极引线的保护带，
所述保护带具有基材层和在所述基材层上设置的粘接层，
所述粘接层具有填充材料和粘合材料，所述填充材料含有含磷酸基化合物、含硼酸基化合物和含硅酸基化合物中的至少1种，
所述含硅酸基化合物包含硅酸金属盐、硅酸酯和缩合硅酸盐中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述含磷酸基化合物包含磷酸金属盐、磷酸酯和缩合磷酸盐中的至少1种。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其中，所述含磷酸基化合物包含磷酸锂盐、磷酸钠盐、磷酸钾盐、磷酸钙盐、磷酸镁盐、磷酸铝、聚磷酸铵和聚磷酸三聚氰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池，其中，所述含硼酸基化合物包含硼酸金属盐、硼酸酯、缩合硼酸盐中的至少1种。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池，其中，所述含硼酸基化合物包含硼酸锂盐、硼酸钠盐、硼酸钾盐、硼酸钙盐、硼酸镁盐、硼酸铝和硼酸三聚氰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池，其中，所述含硅酸基化合物包含硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸钙盐、硅酸镁盐、硅酸钡盐、硅酸锰盐中的至少一种。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池，其中，所述粘接层中的所述填充材料的含有率为1质量％～50质量％的范围。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的电池，其中，所述粘接层中的所述填充材料的含有率为1质量％～30质量％的范围。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电池，其中，所述粘接层的厚度为5μm～20μm的范围。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电池，其中，所述粘接层包含铵盐、双氰胺和三聚氰胺中的至少一种作为发泡促进材料，
所述发泡促进材料受热分解而释放出气体成分。
11.一种电池用保护带，其具有基材层和在所述基材层上设置的粘接层，
所述粘接层含有填充材料和粘合材料，所述填充材料含有含磷酸基化合物、含硼酸基化合物和含硅酸基化合物中的至少1种，
所述含硅酸基化合物包含硅酸金属盐、硅酸酯和缩合硅酸盐中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的电池用保护带，其中，所述含磷酸基化合物包含磷酸金属盐、磷酸酯和缩合磷酸盐中的至少1种。
13.根据权利要求11或12所述的电池用保护带，其中，所述含磷酸基化合物包含磷酸锂盐、磷酸钠盐、磷酸钾盐、磷酸钙盐、磷酸镁盐、磷酸铝、聚磷酸铵和聚磷酸三聚氰胺中的至少一种。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的电池用保护带，其中，所述含硼酸基化合物包含硼酸金属盐、硼酸酯、缩合硼酸盐中的至少1种。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的电池用保护带，其中，所述含硼酸基化合物包含硼酸锂盐、硼酸钠盐、硼酸钾盐、硼酸钙盐、硼酸镁盐、硼酸铝和硼酸三聚氰胺中的至少一种。
16.根据权利要求11～15中任一项所述的电池用保护带，其中，所述含硅酸基化合物包含硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸钙盐、硅酸镁盐、硅酸钡盐、硅酸锰盐中的至少一种。
17.根据权利要求11～16中任一项所述的电池用保护带，其中，所述粘接层中的所述填充材料的含有率在1质量％～50质量％的范围。
18.根据权利要求11～16中任一项所述的电池用保护带，其中，所述粘接层中的所述填充材料的含有率在1质量％～30质量％的范围。
19.根据权利要求11～18中任一项所述的电池用保护带，其中，所述粘接层的厚度在5μm～20μm的范围。
20.根据权利要求11～19中任一项所述的电池用保护带，其中，所述粘接层包含铵盐、双氰胺和三聚氰胺中的至少一种作为发泡促进材料，
所述发泡促进材料受热分解而释放出气体成分。
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