DE69836820T2 - Nichtwässrige sekundärbatterie und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Nichtwässrige sekundärbatterie und verfahren zu deren herstellung Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue nichtwäßrige Sekundärbatterie und ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • STAND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren ist die Entwicklung hochleistungsfähiger Batterien zusammen mit Anforderungen zur Herstellung von elektronischer Ausrüstung mit verringerter Größe und Gewicht, die mehrere Funktionen aufweist und für ein kabelloses System verwendbar ist, positiv vorangeschritten. Seit kurzem haben insbesondere Lithiumionen-Sekundärbatterien immer mehr breite Märkte erobert, da verglichen mit bisher allgemein verwendeten Sekundärbatterien wie etwa Bleiakkumulatoren und Nickel-Cadmium-Batterien das geringe Gewicht trotz hoher Spannung, hoher Kapazität und hohen Stroms verringert ist.
  • Ein Elektrodenplattenlaminat einer derartigen Lithiumionen-Sekundärbatterie wird üblicherweise durch Aufwickeln oder Laminieren einer flächigen Elektrode mit einer vorbestimmten Form, die aus einer großen flächigen Elektrode ausgeschnitten wurde, zusammen mit einem Separator hergestellt. Die flächige Elektrode vor dem Ausschneiden wird im Allgemeinen durch Kneten von Teilchen aus aktivem Material zusammen mit einem Bindemittel und einem Lösungsmittel zu einer Aufschlämmung, deren Auftragen auf eine Metallfolie (Stromabnehmer-Flächengebilde), anschließend Verdampfen des Lösungsmittels und Fixieren der Teilchen aus aktivem Material auf der Metallfolie hergestellt.
  • Es kann daher die Sorge bestehen, dass Teilchen aus aktivem Material in der Nähe der Endfläche (Schnittfläche) der flächigen Elektrode während der Herstellung des Elektrodenplattenlaminats oder beim Einschließen des Laminats in einen Batteriebecher abplatzen und durch die abgefallenen Teilchen aus aktivem Material ein innerer Kurzschluß verursacht wird. Im Ergebnis verringert dies die Batterieausbeute und erhöht die Herstellungskosten.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Verhindern des Abfallens der Teilchen aus aktivem Material von der Endfläche der flächigen Elektrode und dadurch Verhindern des Auftretens eines durch Herstellungsschritte verursachten inneren Kurzschlusses.
  • Weiter wird ein Elektrodenplattenlaminat einer herkömmlichen Batterie des Wickeltyps durch spiralförmiges Aufwickeln einer streifenförmigen positiven Elektrode, negativen Elektrode und eines Separators hergestellt. Ein mikroporöser Polyethylenfilm wird üblicherweise als Separator verwendet und wird zum Beispiel durch Bilden feiner Poren in einem Film und anschließend Anwenden einer Streckung hergestellt.
  • Bei einer derartigen Batterie des Wickeltyps sind die Breite (Größe in Richtung der Wickelachse) und die Länge (Wickellänge) eines Separators im Hinblick auf eine Abweichung oder dergleichen während des Wickelns größer als die der positiven Elektrode und der negativen Elektrode ausgelegt. Insbesondere bei der Lithiumionen-Sekundärbatterie sind die Breite und die Länge der negativen Elektrode größer als die der positiven Elektrode mit der Absicht ausgelegt, einen Kurzschluß an den Elektrodenenden während der Aufladung/Entladung zu verhindern (siehe japanisches Gebrauchsmuster Registrier-Nr. 2506572).
  • Da insbesondere bei einer Lithiumionen-Sekundärbatterie die tatsächliche Elektrodenfläche des Elektrodenplattenlaminats gleich der Gesamtfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode ist und dementsprechend die Größe des Elektrodenplattenlaminats (Größe in Richtung der Wickelachse) durch die Breite des Separators bestimmt wird und die Breite der positiven Elektrode kleiner als die Breite der negativen Elektrode ist, die noch kleiner als die des Separators ist, besteht eine Grenze bei der Flächenzunahme der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode für ein Elektrodenplattenlaminat identischer Größe. Die Batteriekapazität bei dem Batteriebecher von derselben Größe kann durch Erhöhen der Dicke der Schicht aus aktivem Material für die positive und negative Elektrode vergrößert werden, aber der Filmwiderstand erhöht sich unter Verschlechtern der Ausgangsleistungseigenschaften, wenn die Dicke der Schicht aus aktivem Material erhöht wird.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Erhöhen der Batteriekapazität des in einem Batteriebecher derselben Größe enthaltenen Elektrodenplattenlaminats ohne Erhöhen der Dicke der Schicht aus aktivem Material.
  • Zum anderen ist seit kurzem die Entwicklung einer als „Polymerbatterie" bezeichneten Zelle des flächigen Typs vorangeschritten, bei der im Grunde das Prinzip der Lithiumionen-Sekundärbatterie benützt wird. Die positive Elektrode und die negative Elektrode der Polymerbatterie setzen sich aus demselben Material wie dem für die herkömmliche Lithiumionen-Sekundärbatterie zusammen, aber ein polymerer fester Elektrolyt, der sowohl als Separator als auch als Elektrolyt dient, anstelle eines Separators mit einer Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung, befindet sich zwischen den aktiven Materialien beider Elektroden. Die Polymerbatterie wird anschließend durch Herstellen eines flachen Elektrodenplattenlaminats durch Integrieren beider Elektroden und des festen polymeren Elektrolyts, Einbringen des Elektrodenplattenlaminats in ein flexibles Gehäuse und dessen Versiegeln ohne Eingießen der Elektrolytlösung angefertigt.
  • Im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Material und Herstellungsverfahren sollte die Polymerbatterie die Vorteile aufweisen, dass der Freiheitsgrad bei der Batterieform verhältnismäßig hoch ist, die Dicke und das Gewicht verringert werden können und die Sicherheit verbessert wird. Da jedoch die Ionenleitfähigkeit des festen Elektrolyten verglichen mit dem in der Lithiumionen-Sekundärbatterie verwendeten flüssigen Elektrolyten verringert ist, bringt die Polymerbatterie verglichen mit der Lithiumionen-Sekundärbatterie ein Problem hinsichtlich der Entladungseigenschaften bei hoher Stromdichte mit sich.
  • Wenn weiter ein flaches Elektrodenplattenlaminat hergestellt wird, indem man einen herkömmlichen, aus einem mikroporösen Polyolefinfilm gefertigten Separator anstatt des festen Elektrolyten zwischen beide Elektroden integriert, das Elektrodenplattenlaminat in ein flexibles Gehäuse bringt, Elektrolytlösung in das Gehäuse gießt und dieses versiegelt, wodurch eine Lithiumionen-Sekundärbatterie hergestellt wird, ist diese Batterie der herkömmlichen Batterie, bei der einem Metallbatteriebecher verwendet wird, hinsichtlich der Entladungseigenschaften bei hoher Stromdichte und den Zykluseigenschaften überlegen. Dies ist den Zwischenräumen zuschreibbar, die sich zwischen dem Separator und der Elektrode bilden können, da der Preßdruck zwischen der Elektrode und dem Separator in dem flexiblen Gehäuse verglichen mit dem Metallbatteriebecher niedriger ist. Es ist weiter schwierig, den den mikroporösen Polyolefinfilm umfassenden Separator mit der Elektrode zu integrieren, um die Bildung von Zwischenräumen zu verhindern.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist noch keine nichtwäßrige Sekundärbatterie mit einem flachen Elektrodenplattenmaterial in einem flexiblen Gehäuse mit einem verhältnismäßig hohen Freiheitsgrad der Batterieform und geringer Dicke (flächige Batterie) und mit Eigenschaften erhalten worden, die denen herkömmlicher Lithiumionen-Sekundärbatterien, bei denen ein Metallbatteriebecher als Gehäuse verwendet wird, gleichwertig sind.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie, die mit einem flachen Elektrodenplattenmaterial in einem flexiblen Behälter mit einem verhältnismäßig hohen Freiheitsgrad der Batterieform und geringer Dicke ausgestattet ist, die ausgezeichnete Entladungseigenschaften bei hoher Stromdichte und Zykluseigenschaften aufweist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine in Anspruch 1 definierte nichtwäßrige Sekundärbatterie bereit.
  • Gemäß dieser Batterie kann das Abplatzen des aktiven Materials von der Endfläche des aktiven Materials, das mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material beschichtet ist, verhindert werden. Weiter kann ein durch die Deformation der Form der Elektrodenendfläche, nachdem sie einen Stoß wie etwa durch Hinunterfallen der Batterie erfahren hat, verursachter Kurzschluß verhindert werden. Da weiter das Beschichtungsmaterial eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material mit einer Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung ist, können die folgenden Auswirkungen bereitgestellt werden.
  • Das bedeutet, dass wenn die Endfläche der Schicht aus aktivem Material mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material mit einer Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung, zum Beispiel bei einer nichtwäßrigen Sekundär batterie mit einem Elektrodenplattenlaminat, das durch Laminieren einer oder mehrerer, durch Integrieren beider Elektroden und eines Separators gebildeter Schichten hergestellt wurde, beschichtet ist, die Zykluseigenschaften verglichen mit dem Fall des Beschichtens durch ein isolierendes Material ohne Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung ausgezeichnet sind, da die auf die Endfläche aufgetragene Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material einen Weg für eine Elektrolytlösung darstellen kann, die durch die beim Aufladen/Entladen verursachte Expansion und Kontraktion des Elektrodenmaterials eintritt und austritt.
  • Wenn weiter die Endfläche des aktiven Materials mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material mit einer Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung beschichtet wird, ist dies im Hinblick auf die Herstellung verglichen mit dem Fall des Beschichtens mit einem isolierenden Material ohne Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung vorteilhaft, da nach der Herstellung des Elektrodenplattenlaminats mit der Elektrolytlösung getränkt werden kann.
  • Das Auftragen der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material kann bis zur Endfläche des Stromabnehmers ausgeführt werden.
  • Die die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material darstellenden Teilchen aus isolierendem Material können die nachstehend dargestellten organischen oder anorganischen Materialien sein.
  • Die anorganischen Materialien können zum Beispiel Oxide wie etwa Li2O, BeO, B2O3, Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, CaO, TiO2, Cr2O3, Fe2O3, ZnO, ZrO2 und BaO, Zeolith, Nitride wie etwa BN, AlN, Si3N4 und Ba3N2, Siliziumcarbid (SiC), Carbonate wie etwa MgCO3 und CaCO3, Sulfate wie etwa CaSO4 und BaSO4 und Zirkon (ZrO2·SiO2), Mullit (3Al2O3·2SiO2), Steatit (MgO·SiO2), Forsterit (2MgO2·SiO2) und Cordierit (2MgO2·2Al2O3·5SiO2) als Porzellanart einschließen.
  • Die organischen Materialien können zum Beispiel Harzteilchen wie etwa aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat, Polyacrylat, ein Fluorharz wie etwa Polytetrafluorethylen und Polyvinylidenfluorid, Polyamidharz, Polyimidharz, Polyesterharz, Polycarbonatharz, Polyphenylenoxidharz, Silikonharz, Phenolharz, Harnstoffharz, Melaminharz, Polyurethanharz, Polyetherharz wie etwa Polyethylenoxid und Polypropylenoxid, Epoxyharz, Acetalharz, AS-Harz und ABS-Harz einschließen.
  • Unter den Teilchen aus isolierendem Material sind Teilchen aus anorganischem Material bevorzugt und Oxidteilchen sind besonders bevorzugt.
  • Das Verfahren des Bildens der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material schließt ein Verfahren des Dispergierens von Teilchen aus isolierendem Material und eines Bindemittels in einem Lösungsmittel, deren Auftragen auf eine Oberfläche unter Bilden der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material und anschließend Verdampfen des Lösungsmittels ein.
  • Das hierin verwendbare Bindemittel kann zum Beispiel Latices (zum Beispiel Styrol-Butadien-Copolymerlatex, Methylmethacrylat-Butadien-Copolymerlatex und Acrylnitril-Butadien-Copolymerlatex), Cellulosederivate (zum Beispiel Carboxymethylcellulose-natriumsalz und -ammoniumsalz), Fluorkautschuk (zum Beispiel Copolymer aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen) und Fluorharze (zum Beispiel Polyvinylidenfluorid und Polytetrafluorethylen) sein. Darunter ist ein fluorhaltiges Bindemittel wie etwa Fluorkautschuk oder Fluorharz bevorzugt.
  • Die Bindemittelmenge ist vorzugsweise von 1/500 bis 3/5, bevorzugter von 1/500 bis 1/2 und weiter bevorzugt von 1/500 bis 1/5 der isolierenden Materialteilchen als Volumenverhältnis.
  • Weiter kann das Lösungsmittel zum Beispiel Ethylacetat, 2-Ethoxyethanol (Ethylenglykolmonoethylether), N-Methylpyrrolidon (NMP), N,N-Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Tetrahydrofuran (THF) und Wasser einschließen.
  • Die Beschichtung der Endfläche der flächigen Elektrode mit dem isolierenden Material kann entweder vor oder nach der Bildung des Elektrodenplattenlaminats ausgeführt werden. Wenn sie nach dem Bilden des Elektrodenplattenlaminats aufgebracht wird, wird die Fabrikation mittels Pressen am oberen Teil des Batte riebechers nach dem Einbau in den Batteriebecher erleichtert, da die mechanische Festigkeit an der Endfläche des Elektrodenplattenlaminats erhöht ist. Weiterhin kann dies das Montieren von Isolierplatten am oberen und unteren Teil des Batteriebechers überflüssig machen.
  • Wenn die Endfläche vor dem Bilden des Elektrodenplattenlaminats beschichtet wird, wird wie zum Beispiel in 20 dargestellt, die Dicke T der Beschichtung 3F größer oder gleich der Dicke Tk der Schichten 1b und 2b aus aktivem Material ausgeführt (sie wird gleich der Gesamtdicke der flächigen Elektroden 1, 2 ausgeführt), um so mindestens die gesamte Endfläche der Schichten 1b und 2b aus aktivem Material zu bedecken. Sie ist weiter daran angepaßt, in Richtung der Dicke der flächigen Elektroden 1 und 2 nicht über beide Seiten herauszuragen.
  • Die Breite W der Beschichtung ist nicht besonders eingeschränkt, solange es eine solche Breite ist, die die Schicht aus aktivem Material im Wesentlichen schützt und im Fall des Verwendens eines bestehenden Batteriebecher wird der Höchstwert in Abhängigkeit von deren Größe bestimmt.
  • Genauer stellt die vorliegende Erfindung eine nichtwäßrige Sekundärbatterie bereit, die in einem Gehäuse ein Elektrodenplattenlaminat mit wenigstens einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode, wobei eine Schicht aus aktivem Material an wenigstens einer Oberfläche eines Stromabnehmers befestigt ist, und einem Separator mit einer Durchlässigkeit für eine Elektrolytlösung, der sich zwischen den Schichten aus aktivem Material der beiden Elektroden befindet, aufweist, wobei eine nichtwäßrige Elektrolytlösung in das Gehäuse gegossen und versiegelt wird, wobei eine Endfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode und/oder der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode mindestens teilweise mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material beschichtet ist, wobei die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode in einer solchen Größe gebildet ist, dass sie über die Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, nicht hinausragt, und der Separator eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material ist, die durch Verbinden von Teilchen eines isolierenden Materials mit einem Bindemittel gebildet und an der positiven Elektrode und/oder der negativen Elektrode fixiert ist und so angeordnet ist, dass sie we nigstens die gesamte Oberfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode, die der negativen Elektrode gegenüberliegt, bedeckt und nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt.
  • Bei dieser Batterie ist mindestens ein Teil der Endfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material beschichtet.
  • Weiter umfaßt bei dieser Batterie das Elektrodenplattenlaminat vorzugsweise eine oder mehr laminierte integrierte Schichten, wovon jede durch Einfügen einer Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, die durch Binden von Teilchen aus isolierendem Material aneinander durch ein Bindemittel gebildet wird, als Separator zwischen aktiven Materialien beider Elektroden und durch Integrieren des Separators mit den beiden Elektroden hergestellt wird.
  • Bei dieser Batterie besteht der Separator aus der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, wobei die Teilchen aus isolierendem Material durch das Bindemittel an einander gebunden sind. Bei der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material kann eine Mehrzahl Teilchen aus isolierendem Material in Richtung der Filmdicke angeordnet sein oder es kann nur eines davon in Richtung der Filmdicke angeordnet sein, solange die Teilchen aus isolierendem Material innerhalb einer Filmebene dicht angeordnet sind.
  • Das bedeutet, dass bei der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material Zwischenräume zwischen jedem durch das Bindemittel gebundenen Teilchen aus isolierendem Material Hohlräume zum Permeieren von Ionen in der Elektrolytlösung und Hindurchgehen bilden und die Gegenwart der Teilchen aus isolierendem Material hemmt einen Kurzschluß zwischen der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode und der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode. Da weiter die Zwischenräume zwischen jedem Isolatorteilchen sowohl in Richtung der Filmdicke als auch in Richtung der Filmebene in der Aggregationsschicht kontinuierlich sind, kann die Elektrolytlösung leicht in die Schichten aus aktivem Material der positiven und negativen Elektrode permeieren.
  • Da das Batterieleistungsverhalten der Sekundärbatterie mit nichtwäßrigem Elektrolyt wie etwa einer Lithiumionen-Sekundärbatterie durch den Eintritt von Wasser erniedrigt wird, ist es notwendig, die Bedingungen für die gesamten Herstellungsschritte so anzupassen, dass kein Wasser eindringt oder das Elektrodenplattenlaminat vor dem Gießen der Elektrodenlösung in den Batteriebecher getrocknet wird. Da der herkömmliche, aus Polyolefinharz hergestellte mikroporöse Film eine geringe Wärmebeständigkeit aufweist, wird beim Trocknen bei dem Film eine Wärmeschrumpfung verursacht oder die Hohlräume werden vernichtet, was zu dem Problem des Verschlechterns der Batterieeigenschaften führt, solange kein Trocknen des Elektrodenplattenlaminats zum Beispiel im Vakuum bei niedriger Temperatur wie etwa 80°C ausgeführt wird. Daher benötigt das Trocknen eine äußerst lange Zeit oder der Trocknungsgrad ist unzureichend, was zu einer Befürchtung eines Wassereintritts in die Elektrolytlösung führt.
  • Da jedoch die durch Verwenden von Oxiden oder dergleichen als Teilchen aus isolierendem Material gebildete Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material verglichen mit dem aus Polyolefinharz gefertigten mikroporösen Film von ausgezeichneter Wärmebeständigkeit ist, kann sie selbst bei einer Temperatur, die höher als oder gleich 100°C ist, getrocknet werden, so dass die vorangehenden Probleme gelöst werden können. Dies kann im Fall des Verwendens von Lithium-Mangan-Verbundoxiden, die als für unerwünschte Wirkungen, insbesondere durch das Eindringen von Wasser hochempfindlich gelten, als positive Elektrode als besonders wirkungsvoll gelten.
  • Die Dicke des die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassenden Separators weist keine besondere Einschränkung auf und ist vorzugsweise von 1 μm bis 100 μm und bevorzugter von 10 μm bis 50 μm.
  • Bei dieser Batterie wird die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode in einer solchen Größe gebildet, dass sie nicht über die damit als Zellschicht gepaarte Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode hinausragt. Das bedeutet, dass bei jeder Zellschicht die Fläche der Oberfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode der Fläche der Oberfläche der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode gleich oder kleiner als diese ist. Anschließend wird der Separator an der positiven Elektrode und/oder negativen E lektrode fixiert und so angebracht, dass er nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt.
  • Daher wird die äußere Größe des Elektrodenplattenlaminats nicht in Abhängigkeit von der Größe des Separators, sondern von der Größe der negativen Elektrode bestimmt. Falls dementsprechend ein Elektrodenplattenlaminat von identischer Größe hergestellt wird, kann die Größe der negativen Elektrode und der positiven Elektrode gegenüber einer herkömmlichen erhöht werden.
  • Da der Separator weiter so angeordnet ist, dass er mindestens die gesamte Oberfläche der der negativen Elektrode gegenüberliegenden Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt, kann ein Kurzschluß zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode verhindert werden.
  • Wenn bei dieser Batterie das Elektrodenplattenlaminat eine Isolierschicht zwischen den Stromabnehmern beider Elektroden aufweist, ist es bevorzugt, dass die Isolierschicht an dem positiven und/oder negativen Stromabnehmer fixiert ist und so angeordnet ist, dass mindestens die gesamte Oberfläche des dem Stromabnehmer der negativen Elektrode gegenüberliegenden Stromabnehmers der positiven Elektrode bedeckt ist und nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt.
  • Das bedeutet, dass wenn ein Elektrodenplattenlaminat eine positive Elektrode und eine negative Elektrode mit jeweils einer Schicht aus aktivem Material umfaßt, die nur auf einer Oberfläche eines Stromabnehmers fixiert ist und sich die positiven und negativen Stromabnehmer nicht über die Schicht aus aktivem Material gegenüberliegen (zum Beispiel bei einem Wickeltyp unter Verwenden jeweils einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode mit einer Schicht aus aktivem Material auf einer Oberfläche), es notwendig ist, zwischen dem positiven und negativen Stromabnehmer auf der nicht mit der Schicht aus aktivem Material fixierten Seite zu isolieren. Da für diesen Teil keine Ionendurchlässigkeit erforderlich ist, kann es ausreichen, dass sich eine Isolierschicht ohne Ionendurchlässigkeit dazwischen befindet und es ist bevorzugt, dass die Isolierschicht auf dem positiven und/oder negativen Stromabnehmer in der vorstehend beschriebenen Anordnung fixiert ist. Weiter kann die Isolierschicht auch aus der Aggregationsschicht aus den Teilchen aus isolierendem Material bestehen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine nichtwäßrige Sekundärbatterie bereit, die in einem Gehäuse ein Elektrodenplattenlaminat mit wenigstens einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode, wobei eine Schicht aus aktivem Material an wenigstens einer Fläche eines Stromabnehmers befestigt ist und einem Separator mit einer Durchlässigkeit für eine Elektrolytlösung, der sich zwischen den Schichten aus aktivem Material der beiden Elektroden befindet, aufweist, wobei eine nichtwäßrige Elektrolytlösung in das Gehäuse gegossen und versiegelt wird, wobei das Elektrodenplattenlaminat eine oder mehr laminierte integrierte Schichten umfaßt, wovon jede durch Anordnen einer Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, die durch Verbinden von Teilchen aus isolierendem Material mit einander durch ein Bindemittel gebildet wurde, als Separator zwischen den aktiven Materialien beider Elektroden und durch Integrieren des Separators mit beiden Elektroden gebildet wurde und das Gehäuse ein flexibles Gehäuse ist.
  • Wenn das Elektrodenplattenlaminat aus einer integrierten Schicht besteht, die durch Integrieren des Separators und beider Elektroden wie vorstehend beschrieben gebildet wurde, wird zwischen der positiven Elektrode, dem Separator und der negativen Elektrode bei der Herstellung des Elektrodenplattenlaminats keine Abweichung verursacht. Weiter wird keine Abweichung verursacht, wenn ein Stoß oder dergleichen nach dem Einführen des Elektrodenplattenlaminats in das Gehäuse und Versiegeln ausgeübt wird. Da sich außerdem der Abstand zwischen den Elektroden nicht ändert, wird eine geringere Verschlechterung der Eigenschaften während des Aufladens/Entladens bei hoher Stromdichte verursacht und die Verschlechterung der Zykluseigenschaften kann ebenfalls verringert werden.
  • Das Verfahren des Integrierens des Separators, nämlich eines Aggregats aus den Teilchen aus isolierendem Material mit der Oberfläche der Schichten aus aktivem Material sowohl der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode als auch der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode kann zum Beispiel die folgenden drei Verfahren einschließen.
  • Als erstes Verfahren wird ein Gemisch aus Teilchen aus isolierendem Material und einem Bindemittel zuerst in einem Lösungsmittel unter Bilden einer Aufschlämmung dispergiert, die auf die Oberfläche der Schicht aus aktivem Material wenigstens einer Elektrode aufgetragen wird. Die andere Elektrode wird sofort auf diese Oberfläche gestapelt, so dass sich beide Elektrodenschichten aus aktivem Material über die Aufschlämmung gegenüberliegen. Nachfolgend werden sie zum Verdampfen des Dispersionsmediums erhitzt.
  • Als zweites Verfahren wird die vorstehend beschriebene Aufschlämmung zuerst auf die Oberfläche der Schicht aus aktivem Material wenigstens einer Elektrode aufgetragen und anschließend unter Bilden einer Separatorschicht getrocknet. Anschließend wird die andere Elektrode so gestapelt, dass sich die Schichten aus aktivem Material beider Elektroden über die Separatorschicht gegenüberliegen. Nachfolgend werden sie zum Verbinden miteinander bei einer solchen Temperatur heißgepreßt, dass das Bindemittel schmilzt.
  • Als drittes Verfahren wird die vorstehend beschriebene flüssige Dispersion zuerst auf die Oberfläche der Schicht aus aktivem Material wenigstens einer Elektrode aufgetragen und anschließend unter Bilden einer Trennschicht getrocknet. Anschließend wird ein Lösungsmittel, das das Bindemittel lösen kann, auf die Separatorschicht aufgetragen. Anschließend wird die andere Elektrode so gestapelt, dass sich das aktive Material beider Elektroden einander über die Separatorschicht gegenüberliegt. Anschließend werden sie durch Pressen und Trocknen miteinander verbunden.
  • Das Batteriegehäuse ist ein flexibles Gehäuse und das Material dafür ist vorzugsweise ein solches Material, das Wasserdampf und ein nichtwäßriges Lösungsmittel im Wesentlichen nicht durchdringen können und das in einem solchen Ausmaß dünn und leicht ist, dass das Leistungsverhalten der Batterie nicht verschlechtert wird. Es schließt zum Beispiel Metallbleche wie etwa Eisenblech, Edelstahlblech und Aluminiumblech und Harzflächengebilde wie etwa aus Polyethylen, Polypropylen, Ionomerharz, Copolymer aus Ethylen und Vinylalkohol, Nylonharz, aromatisches Polyamidharz, aromatisches Polyesterharz, Polyethylenterephthalatharz, Polyethylennaphthalatharz, Polyphenylenoxid, Polyoxymethylen, Polycarbonat, Polytetrafluorethylenharz und Polyvinylidenfluoridharz ein und nötigenfalls können auch zwei oder mehr derartige Flächengebilde in laminierter Form oder zwei oder mehr Bestandteile von Flächengebilden, die zusammengemischt oder -polymerisiert sind, verwendet werden.
  • Die Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung weist das vorstehend beschriebene Strukturmerkmal des Elektrodenplattenlaminats auf und andere Materialbestandteile für die Batterie (zum Beispiel Elektrolytlösung und Materialien für die positive Elektrode und negative Elektrode) können sich gemäß dem Stand der Technik zusammensetzen.
  • Anschließend sollen die Materialbestandteile für die Lithiumionen-Sekundärbatterie unter Verwenden des nichtwäßrigen Elektrolyten erläutert werden.
  • Das bei der Lithiumionen-Sekundärbatterie verwendete aktive Material der positiven Elektrode kann Lithiumverbundmetalloxide, die Lithium im Ionenzustand interkalieren und deinterkalieren können, wie etwa LixMI (1-y)MII yO2 (0 < x ≦ 1,1, 0 ≦ y ≦ 1, MI und MII stellen jeweils ein aus Co, Cr, Mn, Fe und Ni ausgewähltes Element dar) und LixMn(2-y)MyO4 (0 < x ≦ 1,1, 0 ≦ y ≦ 1, M stellt wenigstens ein aus Li, Al, Cr, Fe, Co, Ni und Ga ausgewähltes Element dar) einschließen.
  • Das bei der Lithiumionen-Sekundärbatterie verwendete aktive Material der negativen Elektrode kann kohlenstoffhaltige Materialien wie etwa Koks, Graphit und amorphen Kohlenstoff und Metalloxide und Legierungen einschließlich Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn und dergleichen einschließen, die Lithium im Ionenzustand interkalieren und deinterkalieren können.
  • Das vorstehend beschriebene aktive Elektrodenmaterial wird mit einem Bindemittel und einem Lösungsmittel unter Bilden einer Aufschlämmung gemischt, auf den Stromabnehmer aufgetragen und anschließend unter Erhalten einer Elektrode getrocknet und Beispiele des Bindemittels können in diesem Fall zum Beispiel Latices (zum Beispiel Styrol-Butadien-Copolymerlatex, Methylmethacrylat-Butadien-Copolymerlatex und Acrylnitril-Butadien-Copolymerlatex), Cellulosederivate (zum Beispiel Carboxymethylcellulose-natriumsalz und -ammoniumsalz), Fluorkautschuk (zum Beispiel Copolymer aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen) und Fluorharze (zum Beispiel Polyvinylidenfluorid und Polytetrafluorethylen) einschließen. Beispiele des Lösungsmittels können Ethylacetat, 2-Ethoxyethanol (Ethylenglykolmonoethylether), N-Methylpyrrolidon (NMP), N,N-Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Tetrahydrofuran (THF) und Wasser einschließen.
  • Als zu der Lithiumionen-Sekundärbatterie verwendeter nichtwäßriger Elektrolyt können zum Beispiel LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, CF3SO3Li und (CF3SO2)2N·Li, die allein oder als Kombination zweier oder mehrerer davon in einem organischen Lösungsmittel gelöst sind, verwendet werden.
  • Das organische Lösungsmittel in der nichtwäßrigen Elektrolytlösung kann zum Beispiel Propylencarbonat, Ethylencarbonat, γ-Butyrolacton, Dimethylsulfoxid, Dimethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Diethylcarbonat, 1,2-Dimethoxyethan, 1,2-Diethoxyethan und Tetrahydrofuran einschließen, die allein oder im Gemisch zweier oder mehrerer davon (zum Beispiel ein Lösungsmittelgemisch aus einem Lösungsmittel mit hoher Dielektrizitätskonstante und einem niedrigviskosen Lösungsmittel) verwendet werden können.
  • Die Konzentration des Elektrolyten in der nichtwäßrigen Elektrolytlösung ist vorzugsweise von 0,1 bis 2,5 Mol/l.
  • Weiter stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie bereit, das das Bilden eines negativen Elektrodenelements durch Fixieren einer Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode an wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers der negativen Elektrode, Fixieren einer Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, die durch Verbinden von Teilchen aus einem isolierenden Material miteinander durch ein Bindemittel gebildet wird, auf der Oberfläche des negativen Elektrodenelements, dann Schneiden des negativen Elektrodenelements in eine vorbestimmte Form in Abhängigkeit von der Art der Batterie und dadurch Herstellen einer negativen Elektrode mit der darauf fixierten Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material als Separator mit einer Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung und Bilden eines Elektrodenplattenlaminats durch Verwenden der negativen Elektrode und einer positiven Elektrode einer vorbestimmten Form mit einer Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode, die an wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers fixiert ist, so dass die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode nicht über die Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, hinausragt. Das Verfahren wird als erstes Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet.
  • Gemäß diesem Verfahren kann ein Elektrodenplattenlaminat einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung, bei dem die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode in einer derartigen Größe ausgebildet ist, dass sie nicht über die Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, hinausragt und der Separator eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material ist, die durch Verbinden von Teilchen aus isolierendem Material miteinander durch ein Bindemittel gebildet wird, an eine positive Elektrode und/oder eine negative Elektrode fixiert wird und so angeordnet wird, dass mindestens die gesamte Oberfläche der der negativen Elektrode gegenüberliegenden Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt ist und sie nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt, leicht und wirtschaftlich hergestellt werden.
  • Das Elektrodenplattenlaminat schließt das Schneiden im Wickeltyp einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und eines Separators in eine streifenartige Form und dann ihr spiralförmiges Aufwickeln durch eine Wickelmaschine, ihr Schneiden im Zickzackfalttyp in eine streifenartige Form und ihr paralleles Stapeln durch Falten in einer vorbestimmten Breite und ihr Schneiden im einfachen Laminiertyp zu einer runden oder quadratischen Form und ihr Aufeinanderschichten ein.
  • Wenn dementsprechend das Elektrodenplattenmaterial des Wickeltyps durch das vorstehend beschriebene Verfahren gebildet wird, wird zum Beispiel die positive Elektrode so geschnitten, dass ihre Breite kleiner als die Breite der negativen Elektrode ist und das Aufwickeln wird so ausgeführt, dass eine Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die nicht der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode gegenüberliegt, an einem Ausgangsabschnitt und einem Endabschnitt für das Wickeln angeordnet ist.
  • Wenn ein Elektrodenplattenlaminat des Zickzackfalttyps gebildet wird, wird zum Beispiel die positive Elektrode so geschnitten, dass ihre Breite kleiner als die der negativen Elektrode ist und sie werden so gefaltet, dass eine Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die nicht der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode gegenüberliegt, an einem Ausgangsabschnitt für das Falten und einem Endabschnitt für das Falten angeordnet ist. Wenn ein Elektrodenplattenlaminat des einfachen Laminiertyps gebildet wird, wird zum Beispiel die positive Elektrode so geschnitten, dass ihr äußeres Umfangsprofil kleiner als das der negativen Elektrode ist und anschließend werden sie so gestapelt, dass ihre Mittelpunkte aneinander ausgerichtet sind.
  • Weiter stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie bereit, das das Bilden eines positiven Elektrodenelements durch Bilden einer Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode an wenigstens einer Oberfläche eines flächigen Stromabnehmers der positiven Elektrode innerhalb der Größe des Stromabnehmers, die für ein Elektrodenplattenlaminat bestimmt ist, so dass rundherum ein Rand vorhanden ist, Bilden einer Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, die durch Verbinden von Teilchen aus isolierendem Material miteinander durch ein Bindemittel gebildet wird, auf dem positiven Elektrodenelement, so dass die Oberfläche und die Endfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt sind, dann Schneiden des positiven Elektrodenmaterials, das mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material integriert ist, senkrecht zur Ebene des Flächengebildes an der Stelle für den Rand, so dass eine positive Elektrode entsteht, an der die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material als Separator mit einer Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung fixiert ist, und Bilden eines Elektrodenplattenlaminats durch Verwenden der positiven Elektrode und einer negativen Elektrode einer vorbestimmten Größe mit einer Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode umfaßt, die an wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers fixiert ist, so dass die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode über die Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, nicht hinausragt. Dieses Verfahren wird als zweites Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet.
  • Gemäß diesem Verfahren kann ein Elektrodenplattenlaminat einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung, bei der mindestens ein Teil der Endfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material beschichtet ist, die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode in einer solchen Größe gebildet ist, dass sie über die Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, nicht hinausragt und der Separator eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material ist, die durch Verbinden von Teilchen aus isolierendem Material aneinander durch ein Bindemittel gebildet wird, an die positive Elektrode fixiert wird und so angeordnet wird, dass mindestens die gesamte Oberfläche der der negativen Elektrode gegenüberliegenden Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt ist und sie nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt, leicht und wirtschaftlich hergestellt werden.
  • Weiter stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie bereit, das das Bilden eines positiven Elektrodenelements durch Bilden einer Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode auf wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers der positiven Elektrode innerhalb der Größe des Stromabnehmers, die für ein Elektrodenplattenlaminat bestimmt ist, so dass rundherum ein Rand vorhanden ist, Bilden einer Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, die durch Verbinden von Teilchen aus isolierendem Material miteinander durch ein Bindemittel gebildet wird, auf dem positiven Elektrodenelement, so dass die Fläche und die Endfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt sind, dann Integrieren eines negativen Elektrodenelements, das eine Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode auf wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers der negativen Elektrode aufweist, auf der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, wobei die Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode derselben zugewandt ist, und dann Schneiden des integrierten positiven Elektrodenelements und des negativen Elektrodenelements senkrecht zur Ebene des Flächengebildes an der Stelle für den Rand umfaßt, so dass eine integrierte Schicht entsteht, die durch Anordnen einer Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material als Separator mit einer Durchläs sigkeit für die Elektrolytlösung zwischen den aktiven Materialien der beiden Elektroden und Integrieren des Separators und der beiden Elektroden gebildet wird und Laminieren der integrierten Schicht mit einer oder mehreren Schichten, so dass ein Elektrodenplattenlaminat entsteht. Das Verfahren wird als drittes Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet.
  • Gemäß diesem Verfahren kann ein Elektrodenplattenlaminat einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung, bei der mindestens ein Teil der Endfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material beschichtet ist, die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode in einer solchen Größe gebildet ist, dass sie über die Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, nicht hinausragt, der Separator eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material ist, die durch Verbinden von Teilchen aus isolierendem Material aneinander durch ein Bindemittel gebildet wird, an die positive Elektrode fixiert wird und so angeordnet wird, dass mindestens die gesamte Oberfläche der der negativen Elektrode gegenüberliegenden Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt ist und sie nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt, und das Elektrodenplattenlaminat durch Laminieren einer oder mehrerer integrierter Schichten gebildet wird, die durch Integrieren beider Elektroden und des Separators zwischen den Schichten aus aktivem Material beider Elektroden hergestellt wird, leicht und wirtschaftlich hergestellt werden.
  • Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie bereit, das das Bilden eines positiven Elektrodenelements durch Bilden einer Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode auf wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers der positiven Elektrode innerhalb der Größe des Stromabnehmers, die für ein Elektrodenplattenlaminat bestimmt ist, so dass rundherum ein Rand vorhanden ist, Bilden einer Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, die durch Verbinden von Teilchen aus isolierendem Material miteinander durch ein Bindemittel gebildet wird, auf dem positiven Elektrodenelement, so dass die Fläche und die Endfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt sind, dann Bilden einer Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode auf der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material und dann Schneiden senkrecht zur Ebene des Flächengebildes an der Stelle für den Rand, so dass eine integrierte Schicht entsteht, die durch Anordnen einer Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material als Separator mit einer Durchlässigkeit für die Elektrolytlösung zwischen den aktiven Materialien der beiden Elektroden und Integrieren des Separators und der beiden Elektroden gebildet wird und Laminieren der integrierten Schicht mit einer oder mehreren Schichten umfaßt, so dass ein Elektrodenplattenlaminat gebildet wird. Dieses Verfahren wird als viertes Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet.
  • Bei dieser Ausführungsform kann das aktive Material der negativen Elektrode als Elektrode ohne Stromabnehmer wirken und wenn ein Stromabnehmer oder dergleichen an der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode nach dem Trocknen fixiert wird, kann auch ein Material, zum Beispiel ein Streckgitter (Streckmetall mit einer dem üblichen Stromabnehmer gleichen Dicke), das durch Preßkleben oder dergleichen an der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode befestigt werden kann, verwendet werden.
  • Gemäß diesem Verfahren kann ein Elektrodenplattenlaminat einer nichtwäßrigen Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung, bei dem mindestens ein Teil der Endfläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material beschichtet ist, die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode in einer solchen Größe gebildet ist, dass sie über die Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, nicht hinausragt, der Separator eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material ist, die durch Verbinden der Teilchen aus isolierendem Material aneinander durch ein Bindemittel gebildet wird, an die positive Elektrode fixiert wird und so angeordnet wird, dass mindestens die gesamte Oberfläche der der negativen Elektrode gegenüberliegenden Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt ist und sie nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt, und das Elektrodenplattenlaminat durch Laminieren einer oder mehrerer integrierter Schichten gebildet wird, die durch Integrieren beider Elektroden und des Separators zwischen den Schichten aus aktivem Material beider Elektroden hergestellt wird, leicht und wirtschaftlich hergestellt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines einer Ausführungsform einer Sekundärbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechenden Elektrodenplattenlaminats des Wickeltyps zeigt, und eine Draufsicht ist, die ein breites Element vor dem Schneiden zu einer streifenartigen positiven Elektrode und negative Elektrode zeigt, wobei 1(a) eine Ansicht der positiven Elektrode ist und 1(b) eine Ansicht der negativen Elektrode ist.
  • 2(a) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1(a) und 2(b) ist eine Querschnittsansicht entlang Linie B-B in 1(b).
  • 3 ist eine Vorderansicht von oben, die den Größenunterschied zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode und die Art des Stapelns der positiven Elektrode und der negativen Elektrode beim Wickeln zeigt.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die ein als Ausführungsform der zweiten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes Elektrodenplattenlaminat zeigt, worin (a) einen inneren Umfangsabschnitt zeigt und (b) einen äußeren Umfangsabschnitt davon zeigt.
  • 5 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen einem Batteriebecher und einem Elektrodenplattenlaminat und die Beziehung zwischen der Länge des Elektrodenplattenlaminats, der Breite der positiven Elektrode, der Breite der negativen Elektrode und der Breite des Separators zeigt, wobei (a) die äußere Form des Batteriebechers zeigt, (b) ein Elektrodenplattenlaminat der Batterie einer Ausführungsform zeigt, beziehungsweise (c) ein Elektrodenplattenlaminat einer herkömmlichen Batterie zeigt.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen äußeren Umfangsabschnitt eines einer weiteren Ausführungsform der zweiten Batterie der vorliegenden Erfindung entsprechenden Elektrodenplattenlaminats zeigt (Beispiel des Fixierens einer Schicht aus aktivem Material an nur einer Oberfläche eines Stromabnehmers sowohl der positiven Elektrode als auch der negativen Elektrode).
  • 7 ist eine Querschnittsansicht, die ein einer weiteren Ausführungsform der zweiten Batterie der vorliegenden Erfindung entsprechendes Elektrodenplattenlaminat zeigt (Beispiel des Fixierens einer Schicht aus aktivem Material an beiden Oberflächen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode), wobei (a) einen inneren Umfangsabschnitt zeigt und (b) einen äußeren Umfangsabschnitt davon zeigt.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht, die ein einer weiteren Ausführungsform der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung entsprechendes Elektrodenplattenlaminat zeigt (Beispiel des Anordnens eines freiliegenden Teils eines Stromabnehmers am äußersten Umfang), wobei (a) einen inneren Umfangsabschnitt zeigt und (b) einen äußeren Umfangsabschnitt davon zeigt.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Fixieren eines Separators an einer Schicht aus aktivem Material zeigt.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Fixieren eines Separators an einer Schicht aus aktivem Material zeigt.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Fixieren eines Separators an einer Schicht aus aktivem Material zeigt.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Fixieren eines Separators an einer Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode zeigt.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Fixieren eines Separators an einem aktiven Stromabnehmer der negativen Elektrode zeigt.
  • 14 ist eine Draufsicht, die ein Elektrodenplattenlaminat einer münzenförmigen Batterie des einfachen Laminationstyps zeigt.
  • 15 zeigt ein Elektrodenplattenlaminat einer quadratischen Batterie des einfachen Laminationstyps.
  • 16 und 17 sind Querschnittsansichten, die Beispiele von Querschnittsstrukturen von Elektrodenplattenlaminaten in 14 beziehungsweise 15 zeigen.
  • 18 und 19 sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer dritten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 20 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Elektrode zeigt, die eine erste Batterie der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 21 betrifft eine Ausführungsform eines zweiten Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung und ist eine Querschnittsansicht, die das hergestellte positive Elektrodenelement und negative Elektrodenelement zeigt.
  • 22 ist ein Arbeitsschrittdiagramm, das die Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenplattenlaminats in Beispiel 8 zeigt, wobei (a) einen Herstellungsschritt für ein breites Element zeigt, (b) ein durch den Schritt (a) erhaltenes Streifenelement zeigt, (c) einen Schritt des Bildens einer Beschichtung mit einem isolierenden Material zeigt und (d) einen Schritt des Herstellens eines Elektrodenplattenlaminats zeigt.
  • 23 betrifft eine Ausführungsform der zweiten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung und ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Elektrodenplattenlaminats zeigt.
  • 24 ist ein Arbeitsschrittdiagramm, das die Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenplattenlaminats in Beispiel 9 zeigt, wobei (a) einen Herstellungsschritt für ein breites Element zeigt, (b) ein durch den Schritt (a) erhaltenes Streifenelement zeigt, (c) einen Schritt des Herstellens eines Elektrodenplattenlaminats zeigt und 24(d) einen Schritt des Bildens einer Beschichtung mit einem isolierenden Material zeigt.
  • 25 ist eine Querschnittsansicht, die eine Einheitszellschicht eines in Beispiel 9 hergestellten Elektrodenplattenlaminats zeigt.
  • 26 ist eine vergrößerte, unvollständige Querschnittsansicht, die die Umgebung einer Endfläche eines in Beispiel 9 hergestellten Elektrodenplattenlaminats zeigt.
  • 27 betrifft die erste Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung und ist ein Arbeitsschrittdiagramm, das die Herstellungsverfahren in einem Fall zeigt, bei dem das Elektrodenplattenlaminat vom einfachen Laminationstyp ist, wobei (a) einen Herstellungsschritt für ein breites Element zeigt, (b) ein durch den Schritt (a) erhaltenes Streifenelement zeigt, (c) einen Schritt des Bildens einer Beschichtung mit einem isolierenden Material zeigt und (d) einen Schritt des Herstellens eines Elektrodenplattenlaminats zeigt.
  • 28 und 29 betreffen eine Ausführungsform der ersten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung und sind Querschnittsansichten, die Beispiele für ein Streifenelement einer positiven Elektrode und ein Streifenelement einer negativen Elektrode eines Elektrodenplattenlaminats des Wickeltyps sind.
  • 30 und 31 betreffen eine Ausführungsform eines zweiten Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung und sind Querschnittsansichten, die ein hergestelltes positives Elektrodenelement und negatives Elektrodenelement zeigen.
  • 32 betrifft eine Ausführungsform eines dritten Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung und ist eine Querschnittsansicht, die eine hergestellte integrierte Schicht zeigt.
  • 33 und 34 betreffen eine Ausführungsform der zweiten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung und sind Querschnittsansichten, die Beispiele von Elektrodenplattenlaminaten zeigen.
  • 35 betrifft eine Ausführungsform einer vierten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung und ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Elektrodenplattenlaminats daraus zeigt.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM:
  • Eine erste Ausführungsform einer Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend erläutert. Diese Ausführungsform entspricht einer Ausführungsform, die eine zweite Batterie und ein Herstellungsverfahren dafür gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft (das erste Herstellungsverfahren der Erfindung).
  • 1 bis 4 zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenplattenlaminats des Wickeltyps.
  • Zuerst wird wie in 1(a) (Draufsicht) und 2(a) (Querschnitt entlang Linie A-A in 1(a)) dargestellt für eine positive Elektrode eine Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode vollständig auf beiden Oberflächen einer Stromabnehmerfolie 1a unter Bilden eines breiten Elements 10 der positiven Elektrode gebildet.
  • Für eine negative Elektrode wird wie in 1(b) (Draufsicht) und 2(b) (Querschnitt entlang Linie B-B in 1(b)) dargestellt eine Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode vollständig auf beiden Oberflächen einer Stromabnehmerfolie 2a unter Bilden eines breiten Elements 20 der negativen Elektrode gebildet und eine Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material wird über der gesamten Oberfläche jeder Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode gebildet.
  • Anschließend werden wie in 1(a) und 1(b) gezeigt das breite Element 10 der positiven Elektrode und das mit der Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material gebildete breite Element 20 der negativen Elektrode jeweils quer in mehrere Teile geschnitten, um ein Streifenelement 11 der positiven Elektrode beziehungsweise ein mit der Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material gebildetes Streifenelement 21 der negativen Elektrode zu erhalten. Dieses Schneiden wird wie in 3 gezeigt so ausgeführt, dass das Streifenelement 21 der negativen Elektrode eine um a an einem Ende und um b am anderen Ende größere Größe als das Streifenelement 11 der positiven Elektrode in Längsrichtung (a < b) und um ΔW1, ΔW2 an jedem Ende in Querrichtung (ΔW1 = ΔW2) aufweist.
  • Anschließend werden wie in 3 gezeigt das Streifenelement 11 der positiven Elektrode und das mit der Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material gebildete Streifenelement 21 der negativen Elektrode unter ihrem Übereinanderstapeln spiralförmig aufgewickelt, wobei sich die negative Elektrode auf der Innenseite befindet. Das bedeutet, dass nur das Streifenelement 21 der negativen Elektrode zu einem Anfangsabschnitt des Wickelns (Länge a) des Elektrodenplattenlaminats aufgewickelt wird und nachfolgend das Streifenelement 11 der positiven Elektrode und das mit der Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material gebildetes Streifenelement 21 der negativen Elektrode zusammen aufgewickelt werden, wobei ihre seitlichen Mittelpunkte zueinander ausgerichtet sind.
  • 4(a) zeigt einen inneren Umfangsabschnitt 4a und 4(b) zeigt einen äußeren Umfangsabschnitt 4b des Elektrodenplattenlaminats. Wie aus 4(b) zu ersehen ist, ist nur die negative Elektrode 2 über die Länge d am äußersten Umfang in dem Elektrodenplattenlaminat aufgewickelt und die Länge der negativen Elektrode ist so festgelegt, dass die Länge d für den äußersten Umfang sichergestellt ist.
  • Bei dieser Ausführungsform stellen die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode am innersten Umfang (Länge c) und die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode am äußersten Umfang (Länge d) keine Zellschicht in Längsrichtung (Wickelrichtung des Elektrodenplattenlaminats) dar, aber in dem Teil außer ihnen stellen die Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode und die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode, die einander über die Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material als Separator gegenüberliegen, eine Zellschicht D dar.
  • Dann liegt die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode am Anfangsabschnitt des Aufwickelns (Länge a) der Zellschicht Da am innersten Umfang und am Endabschnitt des Aufwickelns (Länge e) der Zellschicht De am äußersten Umfang nicht der Schicht 2b aus aktivem Material der positiven Elektrode gegenüber. Das bedeutet, dass die Zellschicht Da am innersten Umfang und die Zellschicht De am äußersten Umfang einen Abschnitt (alleinigen Abschnitt) F aufweisen, wo die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode der Materialschicht 1b der positiven Elektrode nicht gegenüberliegt.
  • Da weiter die negative Elektrode 2 an entsprechenden Enden in Querrichtung (Richtung der Wickelachse des Elektrodenplattenlaminats) um ΔW1, ΔW2 größer ausgebildet ist, sind die alleinigen Abschnitte F der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode auch in diesem Abschnitt vorhanden.
  • Da die negative Elektrode 2 wie vorstehend beschrieben bei dem Elektrodenplattenlaminat in dieser Ausführungsform sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung in eine größere Größe als die positive Elektrode 1 geschnitten ist und sie unter Stapeln so gewickelt sind, dass die positive Elektrode 1 über die negative Elektrode 2 nicht hinausragt, wird der alleinige Abschnitt F der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode über den gesamten Endabschnitt der als Zellschicht D gepaarten positiven und negativen Elektrode gebildet. Demgemäß kann bei der Lithiumionen-Sekundärbatterie mit dem Elektrodenplattenlaminat des vorstehend beschriebenen Aufbaus ein innerer Kurzschluß beim Aufladen/Entladen verhindert werden, da die Dotiermenge der Lithiumionen in der Nähe des Endabschnitts der negativen Elektrode durch die Gegenwart des alleinigen Abschnitts F der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode weniger gesättigt ist.
  • Da weiter die Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material als Separator an der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode fixiert ist, kann die Breite des Separators mit der Breite der negativen Elektrode 2 identisch sein. Daher kann die Fläche der positiven Elektrode 1 des in einem Batteriebecher mit identischer Größe enthaltenen Elektrodenplattenlaminats erhöht werden, da die Breite der aus dem vorstehend beschriebenen Grund schmäler als die negative Elektrode 2 ausgelegten positiven Elektrode 1 größer als herkömmlich ausgeführt werden kann.
  • Das bedeutet, dass die Höhe α eines enthaltenen Elektrodenplattenlaminats wie in 5(a) gezeigt in Abhängigkeit von der Größe des Batteriebechers 5 bestimmt wird und bei dem Elektrodenplattenlaminat 4 dieser Ausführungsform wie in 5(b) gezeigt die Breite M2 der negativen Elektrode 2 und die Breite S1 des Separators B3 (Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material) gleich der Höhe α des Elektrodenplattenlaminats 4 ausgeführt werden kann. Im Gegensatz dazu ist bei dem herkömmlichen Elektrodenplattenlaminat 40 wie in 5(c) gezeigt die Breite 52 des Separators gleich der Höhe α des Elektrodenplattenlaminats ausgeführt und die Breite M2 der negativen Elektrode 2 ist um zum Beispiel 2,0 mm schmaler ausgeführt. In jedem Fall ist die Breite P1, P2 der positiven Elektrode 1 schmaler, zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 2,0 mm, als jede Breite M1, M2 der negativen Elektrodenplatte 1 mit der Absicht des Verhinderns eines vorstehend beschriebenen inneren Kurzschlusses ausgeführt.
  • Wenn die Schicht aus aktivem Material in einer identischen Dicke ausgebildet ist, kann als Ergebnis die Batteriekapazität des Elektrodenplattenlaminats 4 in 5(b) verglichen mit dem herkömmlichen Elektrodenplattenlaminat 40 in 5(c) erhöht werden, da das Ausmaß der Schicht aus aktivem Material um soviel wie Flächenzunahme erhöht ist. Falls weiter die Menge des in einem Batteriebecher mit identischem Volumen enthaltenen aktiven Materials identisch ist, kann die Dicke der Schicht aus aktivem Material um soviel wie die Flächenzunahme verringert werden, ohne die Batteriekapazität zu verringern. Da weiter die Stromdichte je Flächeneinheit durch die Flächenzunahme verringert ist und der Filmwiderstand durch Verringern der Dicke der Schicht aus aktivem Material vermindert ist, können die Ausgangseigenschaften verbessert werden.
  • Es werden Erläuterungen zu Beispielen gegeben, die die Batteriekapazität zwischen herkömmlichen typischen Batterien und dieser Ausführungsform entsprechenden Batterien (Beispiel 1–6, Vergleichsbeispiel 1–2) vergleichen.
  • Die Elektrode wurde aus den folgenden Materialien hergestellt.
  • Zu der positiven Elektrode wurde LiCoO2 als aktives Material der positiven Elektrode, Flockengraphit und Acetylenruß als leitfähiger Füllstoff und ein Fluorkautschuk als Bindemittel verwendet. Sie wurden in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylacetat und 2-Ethoxyethanol (Ethylacetat : 2-Ethoxyethanol = 1 : 3 als Volumenverhältnis) im Gewichtsverhältnis LiCoO2 : Flockengraphit : Acetylenruß Fluorkautschuk = 100 : 2,5 : 2,5 : 1,98 unter Bilden einer Aufschlämmung gemischt.
  • Die Aufschlämmung wurde auf beide Oberflächen einer Aluminiumfolie (Stromabnehmer der positiven Elektrode) 1a mit 15 μm Dicke aufgetragen und getrocknet und unter Bilden eines breiten Elements 10 der positiven Elektrode mit einer Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode in einer Dicke von 87 μm je Oberfläche mit Druck beaufschlagt.
  • Zu der negativen Elektrode wurden Mesophasen-Pech-Carbonfasergraphit und Flockengraphit als aktives Material der negativen Elektrode, Carboxymethylcellulose als Dispergiermittel und ein Latex als Bindemittel verwendet. Sie wurden in gereinigtem Wasser im Gewichtsverhältnis von Mesophasen-Pech-Carbonfasergraphit : Flockengraphit : Carboxymethylcellulose : Latex = 90 : 10 : 1,4 : 1,8 unter Erhalten einer Aufschlämmung gemischt.
  • Die Aufschlämmung wurde auf beide Oberflächen einer Kupferfolie (Stromabnehmer der negativen Elektrode) 2a mit 12 μm Dicke aufgetragen, getrocknet und unter Bilden eines breiten Elements 20 der negativen Elektrode mit einer Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode in einer Dicke von 81 μm je einzelner Oberfläche mit Druck beaufschlagt.
  • Anschließend wurde die Aggregationsschicht der Teilchen aus isolierendem Material (Separator) gebildet und das Elektrodenplattenmaterial wurde wie nachstehend beschrieben hergestellt.
  • Es wurden α-Al2O3-Pulver (durchschnittliche Korngröße für 50 %: 0,7 μm) als Teilchen aus isolierendem Material, Polyvinylidenfluoridpulver (PVDF) (KF#1100, hergestellt durch Kureha Chemical Industry Co. Ltd.) als Bindemittel und N-Methylpyrrolidon (NMP) als Lösungsmittel hergestellt. Anschließend wurden sie im Pulverzustand im Gewichtsverhältnis α-Al2O3 : PVDF = 100 : 5 gemischt, wozu NMP zugesetzt und unter Erhalten einer Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 56,8 Gew.-% weiter gemischt wurde.
  • Die Aufschlämmung wurde mittels einer Düsenbeschichtungsvorrichtung gleich mäßig auf die Schicht 1b aus aktivem Material des breiten Elements der positiven Elektrode und die Schicht 2b des aktiven Materials der negativen Elektrode des breiten Elements der negativen Elektrode aufgetragen und in einem Trockenofen 2 min bei 120°C getrocknet, um einen Separator 3A auf die Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode und einen Separator 3B auf die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode zu fixieren, wobei jeder Separator die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material von 12 μm Dicke umfaßt.
  • Es wurde eine durch Lösen von 1,0 Mol/l LiPF6 in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat (EC) und Diethylcarbonat (DEC) im Volumenverhältnis 1 : 1 hergestellte Elektrolytlösung bereitgestellt. Das durch das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellte Elektrodenplattenlaminat dieser Ausführungsform wurde zusammen mit der Elektrolytlösung in einem Batteriebecher eingeschlossen und anschließend unter Herstellen zylinderförmiger Lithiumionen-Sekundärbatterien der Größe 18650 (18 mm Durchmesser, 65 mm Höhe) und Größe 17500 (17 mm Durchmesser, 50 mm Höhe) versiegelt.
  • Als Vergleichsbeispiel wurde eine herkömmliche zylinderförmige Lithiumionen-Sekundärbatterie unter Verwenden eines aus Polyethylen gefertigten mikroporösen Films als Separator ebenfalls hergestellt.
  • Die Batterien jeder Größe des Beispiels und des Vergleichsbeispiels wurden, was die positive Elektrode und die negative Elektrode angeht, außer in der Breite (zum Beispiel der Länge und der Dicke der Schicht aus aktivem Material) und der Breite und der Art des Separators identisch ausgeführt.
  • Das Aufladen/Entladen wurde bei den so hergestellten Batterien in einem wärmestabilen Bad bei 20°C unter den folgenden Bedingungen ausgeführt.
  • Aufladen
    • Insgesamt 5 Stunden Aufladen bei konstantem Strom und konstanter Spannung mit einer oberen Grenzspannung von 4,2 V und einer Stromdichte von 0,5 mA/cm2.
  • Entladen
    • Entladen bei konstantem Strom bis zur Endspannung 2,7V bei einer Stromdichte von 0,5 mA/cm2.
  • Die folgenden Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse für den Vergleich der Batterieentladungskapazität. Tabelle 1 zeigt das Ergebnis für die Größe 18650 und Tabelle 2 zeigt das Ergebnis für die Größe 17500.
  • Tabelle 1
    Figure 00300001
  • Tabelle 2
    Figure 00300002
  • Aus den in Tabelle 1 und 2 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Batteriekapazität um etwa 2 bis 10 % bei den Batterien der Beispiele verglichen mit den Batterien der Vergleichsbeispiele erhöht werden kann, während der Wirkungsgrad in Abhängigkeit von der Größe der Batteriebechern unterschiedlich ist.
  • Bei dieser Ausführungsform wurden die Elektrodenplattenlaminate durch Verwenden positiver und negativer Elektroden hergestellt, bei denen die Schicht aus aktivem Material jeweils auf beiden Oberflächen des Stromabnehmers fixiert war, sie ist aber nicht darauf beschränkt und die, bei denen die Schicht aus aktivem Material nur auf einer Oberfläche des Stromabnehmers entweder für die positive Elektrode oder die negative Elektrode oder sowohl die positiven Elektrode als auch die negativen Elektrode fixiert ist, können verwendet werden.
  • 6 zeigt ein Beispiel des Verwendens jeweils einer positiven Elektrode als auch einer negativen Elektrode, wobei bei beiden die Schicht aus aktivem Material nur auf einer Oberfläche des Stromabnehmers fixiert ist und bei dieser Ausführungsform ist es notwendig, eine isolierende Schicht zwischen dem positiven und negativen Stromabnehmer zu bilden. Zu diesem Zweck wird bei dieser Ausführungsform ein breites Element, aus dem eine negative Elektrode 2 ausgeschnitten wird, durch Bilden einer Schicht 2b aus aktivem Material auf einer Oberfläche eines Stromabnehmers 2a, worauf eine Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material als Separator gebildet wird, und durch gleichermaßen Bilden einer Aggregationsschicht 3E aus Teilchen aus isolierendem Material auf der anderen Oberfläche des Stromabnehmers 2a hergestellt. Weiter wird eine durch Fixieren einer Schicht 1b aus aktivem Material auf einer Oberfläche eines Stromabnehmers 1a gebildete positive Elektrode 1 verwendet.
  • Wenn außerdem die positive Elektrode 1 und die negative Elektrode 2 auf dieselbe Weise wie in 4 gewickelt werden, ist ein die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassender Separator 3B zwischen der positiven und negativen aktiven Schicht 1b und 2b angeordnet und die Aggregationsschicht 3E aus Teilchen aus isolierendem Material ist zwischen den positiven und negativen Stromabnehmern 1a und 2a angeordnet.
  • Da es in diesem Fall nicht notwendig ist, dass die Aggregationsschicht 3E aus Teilchen aus isolierendem Material zwischen den positiven und negativen Stromabnehmern 1a und 2a die Funktion des Permeierens von Ionen in die Elektrolytlösung aufweist, sondern sie nur die Funktion des Isolierens beider Stromabnehmer voneinander bereitstellen muß, ist es nicht erforderlich, dass die Aggregationsschicht 3E aus Teilchen aus isolierendem Material aus der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material besteht, sie kann auch durch Fixieren eines isolierenden Films an einen Stromabnehmer gebildet werden.
  • Weiter wird bei dieser Ausführungsform die Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material, die den Separator darstellt, auf der gesamten Oberfläche der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode gebildet, wird aber nicht auf der Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode gebildet, sondern wie in 7 gezeigt kann die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material über die gesamte Oberfläche sowohl der positiven als auch negativen Schichten 1b und 2b aus aktivem Material gebildet sein. Bei einem derartigen Aufbau liegen zwischen den positiven und negativen Schichten 1b und 2b aus aktivem Material in jeder Zellschicht D Separatoren vor, die zwei Schichten 3A und 3B der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassen. Falls zwei Separatorschichten vorliegen, wird die Funktion des Separators selbst dann nicht verschlechtert, wenn Fehler wie etwa Nadellöcher zum Beispiel in irgendeiner Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material gebildet werden.
  • Weiter muß wie in 8 gezeigt die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode nicht vorher an dem Stromabnehmer 2a an einem Abschnitt gebildet werden (es wird ein Stromabnehmer mit freiliegendem Abschnitt R gebildet), der nicht die Zellschicht D bildet (bei der Länge d im äußersten Umfangsabschnitt und der Länge c beim innersten Umfangsabschnitt des Elektrodenplattenlaminats). Da bei einem derartigen Aufbau die Wickellänge erhöht werden kann, wenn ein Elektrodenplattenlaminat für die identische Batteriebecher hergestellt wird, kann die Kapazität um so viel erhöht werden.
  • Weiter wird bei dem in der Zeichnung gezeigten Elektrodenplattenlaminat auch ein freiliegender Teil T des Stromabnehmers zum Befestigen eines Streifens gebildet. Falls der freiliegende Teil T des Stromabnehmers und/oder der vorstehend beschriebene freiliegende Teil R des Stromabnehmers vorhanden ist, kann die Aggregationsschicht 3A (3B) aus Teilchen aus isolierendem Material so ausgebildet sein, dass sie die Endfläche M der Schicht 1b (2b) aus aktivem Material wie in 9 dargestellt bedeckt. Weiter kann die Aggregationsschicht 3A (3B) aus isolierendem Material so ausgebildet sein, dass sie die Endfläche M der Schicht 1b (2b) aus aktivem Material und den freiliegenden Teil T (R) des Stromabnehmers wie in 10 dargestellt vollständig bedeckt. Weiterhin kann die Aggregationsschicht 3A (3B) aus Teilchen aus isolierendem Material so ausgebildet sein, dass sie die Endfläche M der Schicht 1b (2b) aus aktivem Material und einen Teil T (R1) des freiliegenden Teils T1 (R1) des Stromabnehmers wie in 11 gezeigt bedeckt.
  • Die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material kann auf dem freiliegenden Teil des Stromabnehmers wie vorstehend beschrieben fixiert werden. Wahlweise wird ein isolierender Film ausgeschnitten oder eingesteckt und eingeführt, um nicht über die Elektrode hinauszuragen, wodurch das Verhindern eines Kurzschlusses ermöglicht wird.
  • Wenn weiter der Separator 3B an der Oberfläche der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode fixiert ist, ist er nicht notwendigerweise an der gesamten Oberfläche der Schicht fixiert, sondern er kann wie in 12 dargestellt in einer Größe, die mit der dazu gegenüberliegenden Schicht aus aktivem Material der positiven Elektroden identisch ist oder einer Größe fixiert sein, die sich über deren äußeren Umfang erstreckt. Wenn auf dieselbe Weise die Aggregationsschicht 3E aus Teilchen aus isolierendem Material an der Oberfläche des Stromabnehmers 2a der negativen Elektrode fixiert ist, ist sie nicht notwendigerweise an der gesamten Oberfläche der Schicht fixiert, sondern kann wie in 13 gezeigt in einer solchen Größe, die mit dem dazu gegenüberliegenden Stromabnehmer der positiven Elektrode identisch ist oder einer sich über deren äußeren Rand erstreckenden Größe fixiert sein.
  • Obschon weiter der die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassende Separator nur auf der gesamten Oberfläche der positiven Elektrode 1 gebildet sein kann und nicht auf der negativen Elektrode 2 gebildet sein kann, ist es im Hinblick auf das Abplatzen am Schnittbereich bevorzugt, dass der Separator an der Oberfläche der negativen Elektrode 2 gebildet ist.
  • Wenn ein Elektrodenplattenlaminat wie bei dem Verfahren der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durch die Verwendung der negativen Elektrode 2, die durch Bilden des Separators 3B, der die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material auf beiden Oberflächen des breiten Elements 20 der negativen Elektrode umfaßt, und deren Schneiden hergestellt wurde, und der positiven Elektrode 1, die ohne den die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolie rendem Material umfassenden Separator ausgebildet ist, hergestellt wird, kann ein Elektrodenplattenlaminat mit der Größe der positiven Elektrode 1, die kleiner als die der damit als Zellschicht gepaarten negativen Elektrode 2 ist, leicht und wirkungsvoll erhalten werden.
  • Die vorstehend beschriebene Ausführungsform zeigt eine Batterie des Wickeltyps, dieselben Wirkungen können aber auch durch einen Batterietyp mit Zickzackfaltung oder einen Batterietyp mit einfacher Laminierung erhalten werden. 14 zeigt ein Elektrodenplattenlaminat für einen münzenförmigen Batterietyp mit einfacher Laminierung und 15 zeigt ein Elektrodenplattenlaminat für einen quadratischen Batterietyp mit einfacher Laminierung. Weiter ist 16 eine Querschnittsansicht der Elektrodenplattenlaminate.
  • Bei dieser Ausführungsform sind zum Beispiel nach dem Ausschneiden einer negativen Elektrode 2 von runder oder quadratischer Form und Ausschneiden einer positiven Elektrode 1 auf eine geringfügig kleinere Größere als diese aus den auf dieselbe Weise wie vorstehend beschriebenen gebildeten positiven und negativen breiten Elementen 10 und 20 die negative Elektrode 2 und die positive Elektrode 1 abwechselnd gestapelt, wobei ihre Mittelpunkte zueinander ausgerichtet sind.
  • Bei einem derartigen Aufbau kann die vorstehend beschriebene, einen Kurzschluß verhindernde Wirkung erhalten werden, da der alleinige Abschnitt F bei der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode an dem gesamten Rand bei einem Abschnitt des Elektrodenplattenlaminats 4, das die Zellschicht D bildet, vorhanden ist. Da weiter der Separator durch die an der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode fixierte Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material in zu der der negativen Elektrode 2 identischer Größe ausgebildet ist, kann die positive Elektrode unter Erhöhen der Batteriekapazität auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben vergrößert werden.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der alleinige Abschnitt F der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode an einem Abschnitt des Elektrodenplattenlaminats angeordnet, der die Zellschicht D bildet, aber die Erfindung ist nicht nur auf diesen Aufbau beschränkt. Und zwar kann in dem Fall, dass ein Kurzschluss kein wesentliches Problem darstellt, die Fläche der Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode, die die Zellschicht D des Elektrodenplattenlaminats bildet, mit der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode und der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material identisch gemacht werden, wodurch die Batteriekapazität bei einem identischen Batteriebecher weiter erhöht werden kann.
  • Weiter werden bei dem Elektrodenplattenlaminat des in 16 gezeigten Batterietyps mit einfacher Laminierung durch Stapeln mehrerer positiver Elektroden und mehrerer mit einem Separator fixierter negativer Elektroden mehrere Zellschichten D gebildet, aber eine jeweils mit dem Separator (Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material) fixierte positive Elektrode 1 und eine negative Elektrode 2 kann wie in 17 dargestellt übereinander gestapelt werden.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM:
  • Anschließend wird eine zweite Ausführungsform einer Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Diese Ausführungsform entspricht einer Ausführungsform gemäß einer dritten Batterie der vorliegenden Erfindung.
  • Das Elektrodenplattenlaminat für die dritte Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel ein in 18 gezeigtes Elektrodenplattenlaminat 4 einschließen. Das Elektrodenplattenlaminat 4 umfaßt eine positive Elektrode 1 mit einem Material, das ein lithiumhaltiges Verbundoxid als Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode enthält, das auf eine Oberfläche eines aus Aluminiumfolie gefertigten Stromabnehmers 1a der positiven Elektrode beschichtet ist, eine negative Elektrode 2 mit einem auf eine Oberfläche einer aus Kupfer gefertigten Stromabnehmerfolie 2a beschichteten Material, das Kohlenstoffteilchen als Schicht 2b als aktives Material der negativen Elektrode enthält, und einen Separator (Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material) 3C, der sich zwischen der Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode und der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode befindet, wobei der Separator 3C an beiden Oberflächen der Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode und der Schicht 2b der negativen Elektrode fixiert ist. Das bedeutet, dass das Elektrodenplattenlaminat 4 nur eine integrierte Schicht aufweist, die durch Integrieren des die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolie rendem Material umfassenden Separators und beiden Elektroden gebildet wird.
  • (BEISPIEL 7, VERGLEICHSBEISPIEL 3–4)
  • Zuerst wurden die folgenden Elemente als Elektroden für eine Batterie des flächigen Typs hergestellt.
  • Für eine positive Elektrode wurde eine quadratische flächige Elektrode von 4,0 cm × 4,0 cm aus einem auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bis 6 hergestellten breiten Element einer positiven Elektrode ausgeschnitten.
  • Für eine negative Elektrode wurden Nadelkoks als aktives Material der negativen Elektrode, Carboxymethylcellulose als Dispergiermittel und ein Latex als Bindemittel vorbereitet.
  • Diese wurden im Gewichtsverhältnis Nadelkoks : Carboxymethylcellulose : Latex = 100 : 0,8 : 2,0 unter Bilden einer Aufschlämmung gemischt. Nach dem Auftragen der Aufschlämmung auf eine Oberfläche einer Kupferfolie (Stromabnehmer der negativen Elektrode) 2a mit 18 μm Dicke wurde sie getrocknet und unter Bilden eines breiten Elements der negativen Elektrode mit einer Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode mit 124 m Dicke gepreßt. Eine rechteckige flächige Elektrode von 4,1 cm × 4,1 cm wurde aus dem breiten Element der negativen Elektrode ausgeschnitten.
  • Anschließend wurde eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material (Separator) gebildet und ein Elektrodenplattenlaminat wurde wie nachstehend gebildet.
  • Als Teilchen aus isolierendem Material wurde α-Al2O3 (durchschnittliche Korngröße für 50 %: 1,0 μm) hergestellt. Weiter wurden ein Pulver aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) (KF#1100, hergestellt durch Kureha Chemical Industry Co.) als Bindemittel und N-Methylpyrrolidon (NMP) als Lösungsmittel hergestellt. Diese wurden anschließend in dem Pulverzustand, in dem sie sich befanden, zu α-Al2O3 PVDF = 100 : 5 (Gewichtsverhältnis) gemischt, wozu NMP zugefügt wurde und weiter unter Erhalten einer Aufschlämmung mit einem Gehalt von 56,8 % gemischt wurde.
  • Die Aufschlämmung wurde mittels einer Rakel gleichförmig auf die Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode der wie vorstehend beschrieben ausgeschnittenen positiven Elektrode und auf die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode der wie vorstehend beschrieben ausgeschnittenen negativen Elektrode aufgetragen, die sofort mit den jeweils einander gegenüberliegenden Schichten 1b und 2b verklebt und unter Herstellen eines Elektrodenplattenmaterials 30 min bei 130°C in einem Trockenofen getrocknet wurden. Die Dicke der Aggregationsschicht 3C aus Teilchen aus isolierendem Material war 20 μm.
  • Das Elektrodenplattenlaminat wurde zusammen mit einer LiBF4 enthaltenden Elektrolytlösung, das zu 1,5 Mol/l in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat (Propylencarbonat (PC), Ethylencarbonat (EC), γ-Butyrolacton (γ-BL)) im Volumenverhältnis 1 : 1 : 2 gelöst war, in einer flächigen Hülle aus Aluminiumfolienlaminat eingeschlossen und unter Herstellen einer Batterie des flächigen Typs versiegelt.
  • Ein Aufladung-/Entladungstest der Batterie des flächigen Typs wurde in einem wärmestabilen Bad bei 20°C unter den folgenden Bedingungen ausgeführt.
  • Aufladen:
  • Erster Zyklus:
    • Insgesamt 6 Stunden Aufladen bei konstantem Strom und konstanter Spannung bei einer Obergrenze der Spannung von 4,2 V und einer Stromdichte von 1,0 mA/cm2.
  • 2–100 Zyklen:
    • Insgesamt 3 Stunden Aufladen bei konstantem Strom und konstanter Spannung bei einer Obergrenze der Spannung von 4,2 V und einer Stromdichte von 1,5 mA/cm2.
  • Entladen:
  • Außer dem 10. Zyklus:
    • Aufladen bei konstantem Strom auf eine Endspannung 2,7V bei einer Stromdich te von 0,6 mA/cm2.
  • Nur beim 10. Zyklus:
    • Aufladen bei konstantem Strom auf eine Endspannung 2,7V bei einer Stromdichte von 6,0 mA/cm2.
  • Bei diesem Test wurde die Änderungsrate der Entladungskapazität zwischen dem 9. Zyklus und dem 10. Zyklus und die Kapazitäterhaltungsrate der Entladungskapazität beim 100. Zyklus bezogen auf die Entladungskapazität beim ersten Zyklus aufgezeichnet. Die Änderungsrate der Entladungskapazität ist ein Maß für die Schnellentladungseigenschaften und die Kapazitäterhaltungsrate ist dasselbe für die Zykluseigenschaften.
  • Weiter wurde ein fester Elektrolyt durch Quellen eines Copolymers mit einem Verhältnis von Vinylidenfluorid : Hexafluorpropylen = 92 : 8 (Gewichtsverhältnis) bei derselben Elektrolytlösung wie der in dem Beispiel hergestellt. Bei einem Gewichtsverhältnis Copolymer : Elektrolytlösung = 1:1 war die Dicke 100 μm. Der feste Elektrolyt wurde zwischen dieselbe positive Elektrode und negative Elektrode wie in dem Beispiel unter Herstellen eines Elektrodenplattenlaminats verbracht, bei dem beide Schichten aus aktivem Material einander gegenüberlagen. Das Elektrodenplattenlaminat wurde in derselben Hülle wie bei dem Beispiel unter Herstellen einer Polymerbatterie des flächigen Typs versiegelt und darauf wurde eine Aufladung/Entladung unter denselben Bedingungen wie denen in dem Beispiel angewendet, was als Vergleichsbeispiel 3 bezeichnet wurde.
  • Als weiteres Vergleichsbeispiel wurde ein Separator aus mikroporösem Film, der aus bei herkömmlichen Lithiumionen-Sekundärbatterien verwendetem Polyethylen mit 25 μm Dicke hergestellt war, zwischen dieselbe positive Elektrode und negative Elektrode wie denen in dem Beispiel unter Herstellen eines Elektrodenplattenlaminats verbracht, bei dem beide Schichten aus aktivem Material einander gegenüberlagen. Das Elektrodenplattenlaminat wurde in der identischen Hülle wie der des Beispiels unter Herstellen einer Batterie des flächigen Typs versiegelt und darauf wurde eine Aufladung/Entladung unter denselben Bedingungen wie denen in dem Beispiel angewendet, was als Vergleichsbeispiel 4 bezeichnet wurde.
  • Die Ergebnisse aus dem Vorangehenden sind wie in Tabelle 3 dargestellt.
  • Tabelle 3
    Figure 00390001
  • Wie aus Tabelle 3 zu ersehen ist, ist die dritte Batterie der vorliegenden Erfindung insbesondere hinsichtlich der Schnellentladungseigenschaften verglichen mit der Polymerbatterie viel besser. Sie ist weiter auch sowohl bei den Schnellentladungseigenschaften und den Zykluseigenschaften verglichen mit einer Batterie des flächigen Typs unter Verwenden eines mikroporösen Films als Separator, der aus einem in herkömmlichen Lithiumionen-Sekundärionenbatterien verwendeten Polyethylen mit 25 μm Dicke hergestellt wurde, ausgezeichnet.
  • Das Elektrodenplattenlaminat der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist nur eine integrierte Schicht auf, die durch Integrieren der positiven Elektrode, des Separators und der negativen Elektrode gebildet wird, aber die integrierte Schicht kann wie in 19 gezeigt durch zwei oder mehr Schichten laminiert sein.
  • Bei dem in 19 gezeigten Elektrodenplattenlaminat 4 kann die Batterie des flächigen Typs mit dem in 19 gezeigten Elektrodenplattenlaminat 4 auch die für die vorstehend beschriebene zweite Ausführungsform erläuterte, einen Kurzschluß verhindernde Wirkung liefern, da die integrierten Schichten durch zwei oder mehr Schichten laminiert sind, eine Mehrzahl Zellschichten D gebildet werden und da der alleinige Abschnitt F der Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode über dem gesamten Rand des die Zellschicht D darstellenden Abschnitts vorliegt. Da weiterhin der Separator eine mit der negativen Elektrode 2 durch die an den aktiven Materialien der positiven und negativen Elektrode 2b und 1b fixierte Aggregationsschicht 3D aus Teilchen aus isolierendem Material identische Größe aufweist, kann die positive Elektrode 1 unter Erhöhen der Batteriekapazität vergrößert werden.
  • DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM:
  • Es wird eine dritte Ausführungsform der Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Diese Ausführungsform entspricht der Ausführungsform der ersten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • (BEISPIEL 8, VERGLEICHSBEISPIEL 5)
  • Zuerst wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1–6 ein breites Element der positiven Elektrode und ein breites Element einer negativen Elektrode hergestellt und eine Aggregationsschicht 3A beziehungsweise 3B aus Teilchen aus isolierendem Material wurde auf der gesamten Oberfläche der Schichten aus aktivem Material der breiten Elemente hergestellt.
  • Anschließend wurde ein breites Element 10 der positiven Elektrode, auf dem eine Aggregationsschicht 3A aus Teilchen aus isolierendem Material ausgebildet war, und ein Element 20 mit großer Breite der negativen Elektrode, auf dem eine Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material ausgebildet war, wie in 22(a) gezeigt in Querrichtung unter Erhalten eines Streifens 11 der positiven Elektrode, auf dem die Aggregationsschicht 3A aus Teilchen aus isolierendem Material mit 38,75 mm Breite und 62 cm Länge gebildet war, und eines Streifens 21 der negativen Elektrode geschnitten, auf dem die Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material mit 40,25 mm Breite und 59,8 cm Länge wie in 22(b) gezeigt gebildet war. Eine Beschichtung 3F, die eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfaßt, wurde an der seitlichen Endfläche (Schnittfläche) der nachstehend dargestellten Streifen gebildet.
  • Ein α-Al2O3-Material (durchschnittliche Korngröße für 50 %: 0,7 μm) wurde als Teilchen aus isolierendem Material, ein Pulver aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) (KF#1100, hergestellt durch Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) als Bindemittel und N-Methylpyrrolidon (NMP) als Lösungsmittel vorbereitet. Anschließend wurden diese im pulverförmigen Zustand so wie sie waren im Gewichtsverhältnis α-Al2O3 : PVDF = 100 : 5 gemischt, wozu NMP zugesetzt und unter Erhalten einer Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 56,8 Gew.-% weiter gemischt wurde.
  • Nach dem Auftragen der Aufschlämmung auf jeweils die seitliche Endfläche der positiven und negativen Streifen wurden sie 2 min bei 120°C getrocknet. Auf diese Weise wurde wie in 22(c) und 1 gezeigt eine die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassende Beschichtung 3F so auf der gesamten Endfläche der Schichten 1b und 2b aus aktivem Material und den Flächengebilden 1a und 2a des Stromabnehmers mit einer Dicke von 10 μm in Querrichtung der Streifen gebildet, dass sie über beide Seiten in Richtung der Dicke der positiven Streifen 11 und der negativen Streifen 21, auf denen die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material gebildet war, nicht hinausragte.
  • Ein Elektrodenplattenlaminat 41 wurde durch Verwenden der positiven und negativen Streifen und eines aus Polypropylen von 12 μm Dicke gefertigten Isolierfilms 3G und deren Aufwickeln hergestellt, wobei sich die positive Elektrode auf der Außenseite befand (22(d)).
  • Das bedeutet, dass die Einheitszellschicht D1 des Elektrodenplattenlaminats 41 wie in 25 gezeigt eine positive Elektrode 1 mit einer Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode, die auf einer Oberfläche einer Aluminiumfolie 1a (Streifen 11 der positiven Elektrode) fixiert ist, eine negative Elektrode 2 mit einer Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode, die auf einer Oberfläche einer Kupferfolie 2a fixiert ist (Streifen 21 der negativen Elektrode), eine Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material, die auf den jeweiligen Schichten aus aktivem Material fixiert ist und einen Isolierfilm 3G umfaßt, der sich zwischen den beiden positiven und negativen Stromabnehmern 1a und 2a befindet.
  • Das Elektrodenplattenlaminat 41 wird zusammen mit einer Elektrolytlösung, die 1,0 Mol/l in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat (EC) und Diethylcarbonat (DEC) im Volumenverhältnis 1 : 1 gelöstes LiPF6 umfaßt, in einem Batteriebecher mit 17 mm Durchmesser und 5 cm Höhe eingeschlossen und unter Herstellen einer zylinderförmigen Lithiumionen-Sekundärbatterie versiegelt.
  • Weiter wurde als Vergleichsbeispiel 5 eine Lithiumionen-Sekundärbatterie auf ganz dieselbe Weise wie in Beispiel 8 hergestellt, außer dass keine Beschichtung 3F, die die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material auf der seitlichen Endfläche sowohl der positiven Streifen 11 als auch der negativen Streifen 21 enthielt, gebildet wurde.
  • Die Batterien wurden jeweils in 100 Einheiten hergestellt, das Aufladen/Entladen wurde einen Zyklus unter den folgenden Bedingungen in einem thermostabilen Bad bei 20°C ausgeführt und die Anzahl der Batterien, die eine Abnormalität beim Verursachen eines Kurzschlusses zeigten, wurde untersucht.
  • Aufladen:
    • Insgesamt 5 Stunden Aufladen bei konstantem Strom und konstanter Spannung bei einer Obergrenze der Spannung von 4,2 V und einer Stromdichte von 0,5 mA/cm2.
  • Entladen:
    • Entladen bei konstantem Strom mit einer Stromdichte von 0,5 mA/cm2 und einer Endspannung von 2,7 V.
  • Als Ergebnis trat bei keiner der 100 Einheiten in Beispiel 8 eine Kurzschlußabnormalität auf, wogegen eine Kurzschlußabnormalität bei drei von 100 Einheiten in Vergleichsbeispiel 1 auftrat. Es ist zu erkennen, dass die Rate des Auftretens einer Kurzschlußabnormalität durch Bilden der Beschichtung 3F, die die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material an der seitlichen Endfläche sowohl der positiven Streifen 11 als auch der negativen Streifen 21 umfaßt, stark verringert wird.
  • (BEISPIEL 9, VERGLEICHSBEISPIEL 6)
  • Zuerst wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 8 ein breites Element der positiven Elektrode und ein breites Element der negativen Elektrode hergestellt. Anschließend wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 8 eine Teilchen aus isolierendem Material, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel umfassende Aufschlämmung hergestellt.
  • Die Aufschlämmung wurde mittels einer Rakel gleichförmig auf die Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode des breiten Elements der positiven Elektrode und auf die Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode des breiten Elements der negativen Elektrode aufgetragen, 2 min bei 120°C in einem Trockenofen getrocknet, wodurch ein Separator 3A auf der Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode und ein Separator 3B auf der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode fixiert wurden, wobei jeder Separator die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material mit 12 μm Dicke umfaßte.
  • Weiter wurden wie in 24(a) gezeigt das so hergestellte breite Element 10 der positiven Elektrode und das breite Element 20 der negativen Elektrode unter Erhalten eines wie in 24(b) gezeigten Streifens 11 der positiven Elektrode mit 38,75 mm Breite und 62 cm Länge und eines Streifens 21 der negativen Elektrode mit 40,25 mm Breite und 59,8 cm Länge in Querrichtung geschnitten.
  • Ein zylinderförmiges Elektrodenplattenlaminat 42 wurde durch Verwenden der positiven Streifen 11, der negativen Streifen 21 und eines aus Polypropylen von 12 μm Dicke gefertigten Isolierfilms 3G und ihr Aufwickeln hergestellt, wobei sich die positive Elektrode auf der Außenseite befand (24(c)).
  • Das bedeutet, dass die Einheitszellschicht D2 des Elektrodenplattenlaminats 42 wie in 25 gezeigt eine positive Elektrode 1 mit einer auf einer Oberfläche einer Aluminiumfolie 1a fixierten Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode, eine negative Elektrode 2 mit einer auf einer Oberfläche einer Kupferfolie 2a fixierten Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode, einen Separator 3A, der eine auf der Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode fixierte Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfaßt, einen Separator 3B, der eine auf der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen positiven Elektrode fixierte Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfaßt, und einen Isolierfilm 3G umfaßt. Außerdem umfaßt der Streifen 11 der positiven Elektrode die positive Elektrode 1 und den Separator 13A auf der Seite der positiven Elektrode, während der Streifen 21 der negativen Elektrode die negative Elektrode 2 und den Separator 13B auf der Seite der negativen Elektrode umfaßt.
  • Eine eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassende Beschichtung 3F wurde auf beiden Endflächen des Elektrodenplattenlaminats 42 (beide Bodenflächen des Zylinders) wie nachstehend beschrieben gebildet.
  • Das bedeutet, dass nach dem Auftragen derselben Aufschlämmung, wie sie zum Herstellen der Separatoren 3A und 3B verwendet wurde, auf beide Endflächen des Elektrodenplattenlaminats 42, dieses 2 min bei 120°C unter Bilden einer Beschichtung 3F getrocknet wurde, bei der eine große Zahl α-Al2O3-Teilchen wie in 23(d) dargestellt durch PVDF miteinander verbunden waren. Bei dieser Ausführungsform war die Beschichtung 3F zum Beispiel wie in 26 dargestellt an allen Endflächen des Streifens 11 der positiven Elektrode, des Streifens 21 der negativen Elektrode und des Isolierfilms 3G so fixiert, dass die Breite W an der Endfläche des Streifens 21 der negativen Elektrode 10 μm war und sie auch bis zum Ende der oberen Oberfläche der Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode ausgebildet war.
  • Das Elektrodenplattenlaminat 42 mit der Beschichtung 3F, das die auf beiden Endflächen gebildete Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfaßte, wurde zusammen mit der Elektrolytlösung derselben Zusammensetzung wie in Beispiel 8 in einem Batteriebecher mit 17 mm Durchmesser und 5 cm Höhe eingeschlossen und unter Herstellen einer Lithiumionen-Sekundärbatterie versiegelt.
  • Weiter wurde als Vergleichsbeispiel 6 eine Lithiumionen-Sekundärbatterie auf ganz dieselbe Weise wie bei Beispiel 9 zusammengebaut, außer dass die die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassende Beschichtung 3F nicht auf beiden Endflächen des Elektrodenplattenlaminats 42 fixiert war.
  • Batterien wurden zu jeweils 100 Einheiten davon hergestellt und das Aufladen/Entladen wurde 1 Zyklus unter denselben Bedingungen wie denen in Beispiel 1 ausgeführt, um die Anzahl der eine Kurzschlußabnormalität verursachenden Batterien zu untersuchen.
  • Als Ergebnis trat nur bei einer von 100 Einheiten in Beispiel 9 eine Kurzschlußab normalität auf, wogegen bei fünf von 100 Einheiten in Vergleichsbeispiel 2 eine Kurzschlußabnormalität auftrat. Das bedeutet, dass ersichtlich ist, dass die Rate des Auftretens einer Kurzschlußabnormalität durch Bilden der Beschichtung 3F, die die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material auf beiden Endflächen des Elektrodenplattenlaminats 42 umfaßt, stark verringert ist.
  • 28 zeigt ein Beispiel eines Streifens einer positiven Elektrode und eines Streifens einer negativen Elektrode eines Elektrodenplattenlaminats des Wickeltyps. Bei diesem Beispiel werden Schichten 1b und 2b aus aktivem Material an Abschnitten auf beiden Oberflächen der Stromabnehmer 1a und 2a außer den Längsenden sowohl des Streifens 11 der positiven Elektrode als auch des Streifens 21 der negativen Elektrode gebildet und eine Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material ist über den gesamten Oberflächen und den gesamten Endflächen in Längsrichtung und Querrichtung beider Schichten aus aktivem Material fixiert. Die Dicke der Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material ist zwischen dem den Separator darstellenden Abschnitt und dem Endflächenbeschichtungsabschnitt identisch. Somit sind die gesamten Endflächen beider Schichten aus aktivem Material mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material beschichtet.
  • Im Gegensatz dazu zeigt 29 eine Ausführungsform, bei der Schichten 1b und 2b aus aktivem Material auf beiden Oberflächen der Stromabnehmer 1a und 2a außer den Längsenden und eine Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material nur auf einer Oberfläche der Schichten aus aktivem Material gebildet sind. Wenn die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material auf diese Weise nur auf einer Oberfläche der Schichten aus aktivem Material ausgebildet ist, kann die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material an der gesamten Fläche einer Oberfläche der Stromabnehmer 1a und 2a fixiert sein.
  • Obschon bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform Erläuterungen zu einer Batterie mit einem Elektrodenplattenlaminat des Wickeltyps gemacht wurden, das durch Schneiden der positiven Elektrode, der negativen Elektrode und des Separators jeweils in eine streifenähnliche Form und ihr spiralförmiges Wickeln durch eine Wickelmaschine gebildet wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern ist auch auf Batterien mit Elektrodenplattenlaminaten mit einer anderen, bis jetzt bekannten Struktur anwendbar, wie etwa der Schneidetyp der Zickzackfaltung einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und eines Separators jeweils in eine streifenähnliche Form und parallele Stapeln, während sie jeweils in einer vorbestimmten Breite zusammengefaltet werden, und den Schneidetyp der einfachen Laminierung einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und eines Separators jeweils in runde oder quadratische Form und ihr Stapeln.
  • 27 zeigt ein Beispiel einer Querschnittsansicht eines Elektrodenplattenlaminattyps der einfachen Laminierung.
  • Als Herstellungsverfahren dieses Beispiels wird jedes positive und negative breite Element 10 und 20 zuerst in ein in 27(a) gezeigtes Gittermuster unter Erhalten einer in 27(b) gezeigten quadratischen Elektrode 12, 22 geschnitten. Anschließend wird wie in 27(c) dargestellt eine Beschichtung 3F, die eine Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfaßt, an allen vier Endflächen der Elektroden 12 und 22 gebildet. Ein Elektrodenplattenlaminat 43 wird durch Stapeln der flächigen Elektroden 12 und 22 in abwechselnd positive und negative Elektroden hergestellt, während sich zwischen jeder davon ein Separator befindet (27(d)).
  • VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM:
  • Diese Ausführungsform entspricht einer Ausführungsform der zweiten Batterie und einem Herstellungsverfahren dafür gemäß der vorliegenden Erfindung (zweites Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung).
  • Zuerst wurden die folgenden Elemente als Elektrode hergestellt.
  • Für eine positive Elektrode wurden LiCoO2 als aktives Material der positiven Elektrode, Flockengraphit und Acetylenruß als leitfähiger Füllstoff und Polyvinylidenfluorid (PVDF) als Bindemittel verwendet. Diese wurden in N-Methylpyrrolidon (NMP) im Gewichtsverhältnis LiCoO2 : Flockengraphit : Acetylenruß : Polyvinylidenfluorid = 100 : 4,0 : 2,5 : 4,0 unter Erhalten einer Aufschlämmung gemischt.
  • Die Aufschlämmung wurde so auf eine Oberfläche einer Aluminiumfolie 1a (Stromabnehmer der positiven Elektrode) mit 20 μm Dicke aufgetragen, dass beschichtete Flächen und unbeschichtete Flächen abwechselnd in Beschichtungsrichtung und einer dazu senkrechten Richtung vorhanden sind und dass die Breite zwischen jeder beschichteten Fläche und zwischen jeder unbeschichteten Fläche in jeder Richtung identisch ist. Es ist jedoch nicht immer notwendig, dass die unbeschichteten Flächen in der Beschichtungsrichtung vorhanden sind. Die Aufschlämmung wurde getrocknet und unter Bilden eines breiten Elements 10 der positiven Elektrode mit einer Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode mit 87 μm Dicke mit Druck beaufschlagt.
  • Bei dem in 30 gezeigten breiten Element 10 der positiven Elektrode (Element der positiven Elektrode) wurden Schichten 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode jeweils parallel mit einer geringeren Breite als der für das Elektrodenplattenlaminat festgelegten Breite des Stromabnehmers gebildet, die durch einen vorbestimmten Zwischenraum voneinander getrennt waren.
  • Für eine negative Elektrode wurden Mesophasen-Pech-Carbonfasergraphit und Flockengraphit als Material der negativen Elektrode, Carboxymethylcellulose als Dispergiermittel und ein Latex als Bindemittel verwendet. Diese wurden in gereinigtem Wasser im Gewichtsverhältnis Mesophasen-Pech-Carbonfasergraphit Flockengraphit : Carboxymethylcellulose : Latex = 90 : 10 : 1,4 : 1,8 unter Erhalten einer Aufschlämmung gemischt.
  • Die Aufschlämmung wurde auf eine Oberfläche einer Kupferfolie (Stromabnehmer der negativen Elektrode) 2a mit 12 μm Dicke auf dieselbe Weise wie die für die vorstehend beschriebene positive Elektrode, aber mit einer größeren Beschichtungsbreite als der für die positive Elektrode in jeder Richtung aufgetragen. Die Aufschlämmung wurde getrocknet und unter Bilden eines breiten Elements 20 der negativen Elektrode mit einer Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode mit 81 μm Dicke mit Druck beaufschlagt.
  • Bei dem in 30 gezeigten breiten Element 20 der negativen Elektrode (Element der negativen Elektrode) wurden Schichten 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode jeweils parallel mit einer geringeren Breite als der für das Elektrodenplattenlaminat festgelegten Breite des Stromabnehmers gebildet, die durch einen vorbestimmten Zwischenraum voneinander getrennt waren.
  • Nach dem Auftragen einer dieselben Teilchen aus isolierendem Material wie die in dem vorstehend beschriebenen Beispiel enthaltenden Aufschlämmung über die gesamte Oberfläche des breiten Elements 10 der positiven Elektrode und des breiten Elements 20 der negativen Elektrode auf den jeweils mit der Schicht aus aktivem Material gebildeten Seiten wurde diese getrocknet. Auf diese Weise wurde die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material so über den gesamten Oberflächen und über den gesamten Endflächen der positiven und negativen Schichten aus aktivem Material fixiert. Die Dicke der auf den Oberflächen beider Schichten aus aktivem Material gebildeten Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material (das heißt die Dicke des an jede Elektrode fixierten Separators) war 12 μm.
  • Das breite Element der positiven Elektrode und das breite Element der negativen Elektrode wurden senkrecht zu der Ebene des Flächengebildes an jeder Zwischenraumstelle unter Erhalten einer positiven Elektrode 1 und einer negativen Elektrode 2 derselben Größe geschnitten, an denen die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material fixiert war. Ein Elektrodenplattenlaminat 4 der der zweiten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechenden Batterie wurde durch Stapeln der positiven Elektrode 1 und der negativen Elektrode erhalten, worauf die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material fixiert war, wobei die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material einander wie in 33 gezeigt gegenüberlagen.
  • 34 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Elektrodenplattenlaminat einer der zweiten Batterie der vorliegenden Erfindung entsprechenden Batterie zeigt. Bei dem Laminat 4 der positiven Elektrode wird als breites Element 10 der positiven Elektrode das auf dieselbe Weise wie in 33 gebildete Element verwendet, während als breites Element 20 der negativen Elektrode das Element verwendet wird, bei dem wie in 31 eine Schicht 2b aus aktivem Material der negativen Elektrode zur Gänze auf einer Oberfläche des Stromabnehmers 2a der negativen Elektrode ausgebildet ist. Anschließend wird die negative Elektrode 2 mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material durch Schneiden des breiten Elements 20 der negativen Elektrode mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material senkrecht zur Ebene des Flächengebildes in mit der positiven Elektrode 1 mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3A aus Teilchen aus isolierendem Material identischer Größe erhalten. Die positive Elektrode 1 und die negative Elektrode 2 mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material werden unter Erhalten eines in 34 gezeigten Elektrodenplattenlaminats 4 übereinander gestapelt, wobei die Aggregationsschicht 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material einander gegenüberliegt.
  • Die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode des Elektrodenplattenlaminats 4 in 33 und 34 ist in einer solchen Größe ausgebildet, dass sie über die damit als Zellschicht gepaarte Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode nicht hinausragt und der die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassende Separator ist so angeordnet, dass er mindestens die gesamte Oberfläche der der negativen Elektrode gegenüberliegenden Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt und so über die Endfläche des Stromabnehmers nicht hinausragt.
  • Weiter kann die zweite Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung auch wie in 21 und 23 gezeigt so angepaßt sein, dass die Aggregationsschicht 3A aus Teilchen aus isolierendem Material nur auf einer Seite der positiven Elektrode ausgebildet ist, die Endfläche der Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode mit der Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material beschichtet ist und die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material nicht auf der Seite der negativen Elektrode ausgebildet ist.
  • FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM:
  • Diese Ausführungsform entspricht einer Ausführungsform der vierten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Herstellungsverfahren dafür (drittes Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung).
  • 35 ist eine Querschnittsansicht, die ein Elektrodenplattenlaminat einer der vierten Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechenden Batterie zeigt. Das Elektrodenplattenlaminat 4 verwendet zum Beispiel ein auf dieselbe Weise wie der in 33 gebildetes breites Element 10 der positiven Elektrode.
  • Wie in 32 dargestellt wurde eine Aufschlämmung, die dieselben Teilchen aus isolierendem Material wie in dem Beispiel beschrieben enthielt, nach dem Auftragen auf der gesamten Oberfläche des breiten Elements 10 der positiven Elektrode auf der mit der Schicht aus aktivem Material gebildeten Seite getrocknet. Auf diese Weise wurde die Aggregationsschicht 3C aus Teilchen aus isolierendem Material auf der gesamten Oberfläche und der gesamten Endfläche der Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode fixiert. Eine vorstehend beschriebene Aufschlämmung für die Schicht 2b aus dem aktiven Material der negativen Elektrode wurde auf die gesamte Oberfläche der Aggregationsschicht 3C aus Teilchen aus isolierendem Material aufgetragen und der vorstehend beschriebene Stromabnehmer 2a der negativen Elektrode wurde gestapelt, getrocknet und anschließend vor dem Trocknen der Aufschlämmung gepreßt, um dadurch den Stromabnehmer 2a der negativen Elektrode auf der Schicht 2b des aktiven Materials der negativen Elektrode zu integrieren.
  • Da das breite Element 10 der positiven Elektrode und das breite Element 20 der negativen Elektrode über die Aggregationsschicht 3C aus isolierenden Materialteilchen integriert sind, wird, wenn somit das integrierte Element senkrecht zu der Ebene des Flächengebildes an Stellen für die Zwischenräume der Schicht 1b aus aktivem Material der positiven Elektrode geschnitten wird, eine integrierte Schicht erhalten, bei der der Separator und beide Elektroden integriert sind.
  • Ein in 35 dargestelltes Elektrodenplattenlaminat 4 weist nur eine dieser abgestuften Schicht auf, bei der die Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode in einer solchen Größe ausgebildet ist, dass sie über die damit als Zellschicht gepaarte Schicht aus aktivem Material der negativen Elektrode nicht hinausragt und der die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material umfassende Separator ist so angeordnet, dass er mindestens die gesamte Oberfläche der der negativen Elektrode gegenüberliegenden Schicht aus aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt und auf diese Weise die Endfläche des Stromabnehmers nicht überragt.
  • Das Verfahren des Bildens der integrierten Schicht kann auch ein Verfahren des Integrierens des breiten Elements 10 der positiven Elektrode mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3A aus Teilchen aus isolierendem Material und eines breiten Elements 20 der negativen Elektrode mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material und anschließend ihr Schneiden einschließen. Das bedeutet, dass wie in 30 und 32 gezeigt ein breites Element 10 der positiven Elektrode mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3A aus Teilchen aus isolierendem Material und ein breites Element 20 der negativen Elektrode mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3B aus Teilchen aus isolierendem Material zuerst auf dieselbe Weise wie bei der vierten Ausführungsform gebildet werden. Anschließend werden sie nach dem Auftragen einer Lösung, die ein Bindemittel zu lösen vermag, auf eine der Oberflächen beider Aggregationsschichten 3A und 3B aus Teilchen aus isolierendem Material sofort übereinandergelegt, wobei die Aggregationsschicht 3A und 3B aus isolierenden Materialteilchen einander gegenüberliegen, und anschließend gepreßt und getrocknet. Wenn das so miteinander integrierte breite Element 10 der positiven Elektrode und das breite Element 20 der negativen Elektrode an den Zwischenräumen senkrecht zu der Ebene des Flächengebildes geschnitten werden, wird die vorstehend beschriebene integrierte Schicht gebildet.
  • Weiter kann die integrierte Schicht wie in 21 gezeigt auch durch Verwenden des breiten Elements der positiven Elektrode mit der darauf fixierten Aggregationsschicht 3A aus Teilchen aus isolierendem Material und des breiten Elements der negativen Elektrode ohne die Aggregationsschicht aus Teilchen aus isolierendem Material, Auftragen eines Lösungsmittels, das ein Bindemittel lösen kann, auf die Oberfläche der Aggregationsschicht 3A aus Teilchen aus isolierendem Material des breiten Elements der positiven Elektrode, des Integrierens des breiten Elements 10 der positiven Elektrode und des vorstehend beschriebenen breiten Elements 20 der negativen Elektrode und deren Schneiden auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben gebildet werden.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Wie vorstehend beschrieben kann die erste Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung das Herunterfallen der Teilchen aus aktivem Material von der Endfläche der flächigen Elektrode verhindern und einen durch Herstellungsschritte verursachten inneren Kurzschluß vermeiden.
  • Die zweite Batterie und die vierte Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl das Herunterfallen der Teilchen aus aktivem Material von der Endfläche der flächigen Elektrode verhindern und einen durch Herstellungsschritte verursachten inneren Kurzschluß vermeiden als auch die Batteriekapazität des in einem Batteriebecher von identischer Größe enthaltenen Elektrodenplattenlaminats erhöhen, ohne die Dicke der Schicht aus aktivem Material zu erhöhen.
  • Die dritte Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine nichtwäßrige Sekundärbatterie bereitstellen, die mit einem flachen Elektrodenplattenlaminat in einem flexiblen Gehäuse mit einem verhältnismäßig hohen Freiheitsgrad der Batterieform und einer geringen Dicke ausgestattet ist und ausgezeichnete Entladungseigenschaften bei hoher Stromdichte und Zykluseigenschaften aufweist.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren für eine nichtwäßrige Sekundärbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine nichtwäßrige Sekundärbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung leicht und wirkungsvoll zu erhalten.

Claims (7)

  1. Nichtwässrige Sekundärbatterie, die in einem Gehäuse ein Elektrodenplattenlaminat mit wenigstens einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode, wobei eine Schicht mit aktivem Material an wenigstens einer Fläche eines Stromabnehmers befestigt ist, und einem Separator mit Durchlässigkeit für eine Elektrolytlösung, der sich zwischen den Schichten mit aktivem Material der beiden Elektroden befindet, aufweist, wobei eine nichtwässrige Elektrolytlösung in das Gehäuse gegossen und versiegelt wird, wobei: eine Endfläche der Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode und/oder der Schicht mit aktivem Material der negativen Elektrode wenigstens teilweise mit der Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material beschichtet ist, wobei die Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode in einer solchen Größe gebildet ist, dass sie über die Schicht mit aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, nicht hinausragt; und der Separator eine Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material ist, die durch Verbinden von Teilchen eines isolierenden Materials mit einem Bindemittel gebildet und an der positiven Elektrode und/oder der negativen Elektrode fixiert ist und so angeordnet ist, dass sie wenigstens die gesamte Oberfläche der Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode, die der negativen Elektrode gegenüberliegt, bedeckt und nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt.
  2. Nichtwässrige Sekundärbatterie gemäß Anspruch 1, wobei die Endfläche der Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode wenigstens teilweise mit der Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material beschichtet ist.
  3. Nichtwässrige Sekundärbatterie gemäß Anspruch 1 oder 2, die eine isolierende Schicht aufweist, die sich zwischen den Stromabnehmern der beiden Elektroden befindet, wobei die isolierende Schicht am positiven und/oder negativen Stromabnehmer fixiert ist und so angeordnet ist, dass sie wenigstens die gesamte Oberfläche der Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode, die dem Stromabnehmer der negativen Elektrode gegenüberliegt, bedeckt und nicht über die Endfläche des Stromabnehmers hinausragt.
  4. Nichtwässrige Sekundärbatterie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Elektrodenplattenlaminat eine oder mehrere laminierte integrierte Schichten umfasst, von denen jede hergestellt wird, indem man beide Elektroden und den Separator zwischen den Schichten mit aktivem Material beider Elektroden integriert.
  5. Verfahren zur Herstellung einer nichtwässrigen Sekundärbatterie, das Folgendes umfasst: Bilden eines positiven Elektrodenelements durch Fixieren einer Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode an wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers der positiven Elektrode innerhalb der Größe des Stromabnehmers, die für ein Elektrodenplattenlaminat bestimmt ist, so dass rundherum ein Rand vorhanden ist, Bilden einer Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material, die durch Verbinden von Teilchen eines isolierenden Materials mit einem Bindemittel gebildet wird, auf dem positiven Elektrodenelement, so dass die Fläche und die Endfläche der Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt sind, dann Schneiden des positiven Elektrodenelements, das mit der Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material integriert ist, senkrecht zur Ebene des Flächengebildes an der Stelle für den Rand, so dass eine positive Elektrode entsteht, an der die Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material als Separator mit Durchlässigkeit für eine Elektrolytlösung fixiert ist, und Bilden eines Elektrodenplattenlaminats durch Verwendung der positiven Elektrode und einer negativen Elektrode einer vorbestimmten Größe mit einer Schicht mit aktivem Material der negativen Elektrode, die an wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers fixiert ist, so dass die Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode über die Schicht mit aktivem Material der negativen Elektrode, die als Zellschicht damit gepaart ist, nicht hinausragt.
  6. Verfahren zur Herstellung einer nichtwässrigen Sekundärbatterie, das Folgendes umfasst: Bilden eines positiven Elektrodenelements durch Bilden einer Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode auf wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers der positiven Elektrode innerhalb der Größe des Stromabnehmers, die für ein Elektrodenplattenlaminat bestimmt ist, so dass rundherum ein Rand vorhanden ist, Bilden einer Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material, die durch Verbinden von Teilchen eines isolierenden Materials mit einem Bindemittel gebildet wird, auf dem positiven Elektrodenelement, so dass die Fläche und die Endfläche der Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt sind, dann Integrieren eines negativen Elektrodenelements, das eine Schicht mit aktivem Material der negativen Elektrode auf wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers der negativen Elektrode aufweist, auf der Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material, wobei die Schicht mit aktivem Material der negativen Elektrode derselben zugewandt ist, und dann Schneiden des integrierten positiven Elektrodenelements und negativen Elektrodenelements senkrecht zur Ebene des Flächengebildes an der Stelle für den Rand, so dass eine integrierte Schicht entsteht, die durch Anordnen einer Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material als Separator mit Durchlässigkeit für eine Elektrolytlösung zwischen den aktiven Materialien der beiden Elektroden und Integrieren des Separators und der beiden Elektroden gebildet wird, und Laminieren der integrierten Schicht mit einer oder mehreren Schichten, so dass ein Elektrodenplattenlaminat entsteht.
  7. Verfahren zur Herstellung einer nichtwässrigen Sekundärbatterie, das Folgendes umfasst: Bilden eines positiven Elektrodenelements durch Bilden einer Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode auf wenigstens einer Fläche eines flächigen Stromabnehmers der positiven Elektrode innerhalb der Größe des Stromabnehmers, die für ein Elektrodenplattenlaminat bestimmt ist, so dass rundherum ein Rand vorhanden ist, Bilden einer Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material, die durch Verbinden von Teilchen eines isolierenden Materials mit einem Bindemittel gebildet wird, auf dem positiven Elektrodenelement, so dass die Fläche und die Endfläche der Schicht mit aktivem Material der positiven Elektrode bedeckt sind, dann Bilden einer Schicht mit aktivem Material der negativen Elektrode auf der Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material und dann Schneiden senkrecht zur Ebene des Flächengebildes an der Stelle für den Rand, so dass eine integrierte Schicht entsteht, die durch Anordnen einer Aggregationsschicht aus Teilchen von isolierendem Material als Separator mit Durchlässigkeit für eine Elektrolytlösung zwischen den aktiven Materialien der beiden Elektroden und Integrieren des Separators und der beiden Elektroden gebildet wird, und Laminieren der integrierten Schicht mit einer oder mehreren Schichten, so dass ein Elektrodenplattenlaminat entsteht.
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