二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种电解液在电极体内的保持性优异、高速率充放电特性优异的二次电池。本发明专利技术所提供的二次电池，其特征在于，具备电极体和电解液，所述电极体具有正极、负极、和将该正极和该负极电隔离的隔板；在隔板与正极之间和/或隔板与所述负极之间具有无纺布层；作为构成该无纺布层的纤维(10)之中的至少一部分，每一根纤维形成有一个非贯通孔(12)，所述非贯通孔(12)在该纤维(10)的长度方向的一端部具有开口(14)、并且在该纤维(10)的长度方向上延伸；并且，该非贯通孔(12)的从上述开口(14)到该非贯通孔(12)的长度方向的最深部的长度LW为所述纤维(10)的全长LF的50％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二次电池。
技术介绍
近年来，锂离子二次电池(锂二次电池)、钠离子二次电池等二次电池被用作为个人计算机、便携式终端等的所谓的移动电源、车辆驱动用电源。特别是重量轻且可得到高能量密度的锂离子二次电池被理想地用作为电动汽车(EV)、混合动力汽车(HV)、插电式混合动力汽车(PHV)等车辆的驱动用高输出电源。二次电池，作为典型具备电极体和电解液，所述电极体是具有正极活性物质层的正极和具有负极活性物质层的负极隔着隔板进行层叠而成的。在此，作为隔板，作为典型采用树脂制的多孔质膜(薄膜)。该隔板具备例如将正极和负极电绝缘的功能以及保持电解液的功能。该二次电池，作为典型是通过电解液中的电荷载体(例如锂离子)在两电极间往返而进行充放电的电池。在将二次电池充电时，电荷载体(作为典型为锂离子)从构成正极活性物质层的正极活性物质内放出(脱离)，且电荷载体向构成负极活性物质层的负极活性物质内吸藏(嵌入)。在放电时，相反地，电荷载体(作为典型为锂离子)从负极活性物质内放出(脱离)，且电荷载体向正极活性物质内吸藏(嵌入)。当这样地随着二次电池的充放电，电荷载体(作为典型为锂离子)向活性物质内吸藏以及从活性物质内放出时，正负极活性物质(即，具有该活性物质的正负极活性物质层)膨胀以及收缩。在先技术文献专利文献1：日本特开2002-008730号公报专利文献2：日本特开2011-207149号公报专利文献3：日本特开H05-205720号公报专利文献4：日本特开H07-057715号公报
技术实现思路
如果将上述的结构的二次电池用于反复进行高速率充放电的用途(例如车载用途)，则由于伴随充放电的正负极活性物质(正负极活性物质层)的膨胀和收缩的反复，保持在电极体内(作为典型，为隔板内)的电解液有可能被挤出到电极体外。因此，有时保持在电极体内的电解液的液量会发生不均，在电极体内产生存在较多电解液的部分和电解液的液量较少(不足)的部分。在上述电极体之中电解液较少(不足)的部分，容易发生所谓的液体干涸。在该电解液较少的部分(典型为发生了液体干涸的部分)，存在于该部分的电解液低于所需量，有作为电池整体的充放电性能降低的倾向。另外，由于电池反应集中于上述电极体之中相对存在较多电解液的部分，因此有该部分的劣化被促进的倾向。这些现象都会成为性能劣化(电池电阻增大、容量劣化等)的主要因素，因而不优选。特别是对于被用于要求高的高速率充放电特性的目的的二次电池，抑制由这样的电极体内的电解液的液量不均引起的性能劣化是很重要的。例如在专利文献1～4中记载了一种出于提高电极体内的电解液的保持性的目的而在电极体内具有无纺布层的技术。本专利技术是为了解决上述以往的课题而创造出来的，其目的是提供高速率充放电特性优异的二次电池。具体而言，提供具备在电解液的保持方面优异的电极体的二次电池。根据本专利技术，可提供一种二次电池，该二次电池具备电极体和电解液，所述电极体具有正极、负极、和将该正极和该负极电隔离的隔板。该二次电池在上述隔板与上述正极之间和/或上述隔板与上述负极之间具有无纺布层。进而，作为构成上述无纺布层的纤维之中的至少一部分纤维，每一根纤维形成有一个非贯通孔，所述非贯通孔在该纤维的长度方向的一端部具有开口、并且在该纤维的长度方向上延伸。在此，上述非贯通孔的从上
述开口到该非贯通孔的长度方向的最深部的长度LW为上述纤维的全长LF的50％以上。再者，在本说明书中，“二次电池”是指一般的能够反复充放电的电池，是包括锂离子二次电池等所谓的化学电池以及双电层电容器等物理电池的用语。根据该技术方案，能够在由多根纤维构成的无纺布层内的孔隙(网孔结构)、和在构成无纺布层的纤维中形成的非贯通孔中保持电解液。因此，能够增大可保持于无纺布层内(即电极体内)的电解液量。即，通过在隔板与正极之间或隔板与负极之间具备上述无纺布层，能够提高该无纺布层(即电极体)的电解液保持性。另外，通过使形成于纤维的孔隙为非贯通孔，与形成贯通孔的情况相比，能够提高该纤维的针对截面方向的压力的强度。因此，即使是随着充放电正极活性物质层(负极活性物质层)膨胀从而无纺布层被挤压(压迫)的情况，也能够抑制形成于纤维的孔隙被压扁。根据上述构成的二次电池，能够抑制由电极体内的电解液的液量不均引起的电池性能的劣化，能够提供高速率充放电特性优异的二次电池。在此公开的二次电池的优选的一个方式中，上述非贯通孔的上述开口的面积SW为ST的30％以上，所述ST是从该纤维的长度方向俯视形成有上述开口的上述纤维的端部时的纤维构成部分的面积SF与上述开口面积SW之和(ST＝SW+SF)。进而，上述非贯通孔的从上述开口到该非贯通孔的最深部的尺寸和形状大致恒定。通过形成开口的直径大的非贯通孔，容易向该非贯通孔内浸渗电解液。另外，通过使非贯通孔的从开口到非贯通孔的最深部的直径大致恒定，与形成最深部的直径小于开口的直径的非贯通孔的情况相比，能够在非贯通孔内保持较多的电解液。在此公开的二次电池的优选的一方式中，每一根上述纤维的上述非贯通孔的孔隙容积VW为VT的20％以上，所述VT是每一根上述纤维的纤维构成部分的体积VF与上述非贯通孔的孔隙容积VW之和(VT＝VW+VF)。该形态的纤维，在纤维中所占的孔隙容积大。因此，能够在纤维内保持更
多的电解液。由此，可提高无纺布层(即电极体)的电解液保持性。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述非贯通孔以包含上述纤维的长度方向的中心轴线的方式形成。根据该技术方案，能够提高上述纤维的针对截面方向的压力的强度。因此，能够高度抑制在纤维中所形成的孔隙被压扁。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述无纺布层包含将构成该无纺布层的纤维彼此粘结的粘结材料，通过上述粘结材料，构成上述无纺布层的一根纤维的一部分与其他的纤维的一部分结合。该构成的无纺布层，构成无纺布层的纤维彼此通过上述粘结材料而结合，因此即使是上述无纺布层被挤压(压迫)的情况，由多根纤维构成的孔隙(网孔结构)也难以被压扁。即，即使是随着充放电正极活性物质层(负极活性物质层)膨胀、上述无纺布层被挤压(压迫)的情况，也能够维持由上述多根纤维构成的孔隙(网孔结构)的形状，可在该孔隙(网孔结构)中保持电解液。因此，通过具备上述构成的无纺布层，能够提供高速率充放电特性优异的二次电池。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述无纺布层中含有的上述粘结材料的含量为上述无纺布层整体的5质量％以上、20质量％以下。通过使无纺布层中含有的粘结材料的含量为上述的范围，能够很好地将纤维彼此结合，并且能够很好地确保纤维间的孔隙。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的一实施方式涉及的二次电池的外形的立体图。图2是示意性地表示沿着图1中的II-II线的截面结构的纵截面图。图3是表示一实施方式涉及的卷绕电极体的构成的示意图。图4是将一实施方式涉及的卷绕电极体的正负极间的一部分放大来示意性地表示的局部截面图。图5是示意性地表示本专利技术的一实施方式涉及的纤维的构成的立体图。图6是示意性地表示沿着图5中的VI-VI线的截面结构的截面图。图7是示意性地表示一实施方式涉及的无纺布层的结构的图。图8是对于本专利技术的一实施方式涉及的纤维的纺丝所使用的电纺丝装置的纺丝喷嘴，示意性地表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，具备电极体和电解液，所述电极体具有正极、负极、和将该正极和该负极电隔离的隔板，在所述隔板与所述正极之间和/或所述隔板与所述负极之间具有无纺布层，作为构成所述无纺布层的纤维之中的一部分纤维，每一根该纤维形成有一个非贯通孔，所述非贯通孔在该纤维的长度方向的一端部具有开口、并且在该纤维的长度方向上延伸，在此，所述非贯通孔的从所述开口到该非贯通孔的长度方向的最深部的长度LW为所述纤维的全长LF的50％以上。

【技术特征摘要】
2015.04.30 JP 2015-0930301.一种二次电池，具备电极体和电解液，所述电极体具有正极、负极、和将该正极和该负极电隔离的隔板，在所述隔板与所述正极之间和/或所述隔板与所述负极之间具有无纺布层，作为构成所述无纺布层的纤维之中的一部分纤维，每一根该纤维形成有一个非贯通孔，所述非贯通孔在该纤维的长度方向的一端部具有开口、并且在该纤维的长度方向上延伸，在此，所述非贯通孔的从所述开口到该非贯通孔的长度方向的最深部的长度LW为所述纤维的全长LF的50％以上。2.根据权利要求1所述的二次电池，所述非贯通孔的所述开口的面积SW为ST的30％以上，所述ST是从该纤维的长度方向俯视形成有所述开口的所述纤维的端部时的纤维构成部分的面积SF与所述开口面...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅山浩哉，岛村治成，桥本达也，福本友祐，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP