二次电池制造技术

提供的是一种二次电池，其借助于绝缘部件来防止正电极和负电极之间的短路，抑制电池元件的体积的变形和增大，且具有高可靠性和电气特性。该二次电池包括电池元件，其中正电极1和负电极6在间隔件20介于它们之间的情况下交替地层叠。正电极1和负电极6包括电流收集件3、8和活性材料2、7。活性材料2、8的涂布部和非涂布部设在电流收集件3、8的各表面上，且活性材料2、7具有薄部，其具有小的厚度。在包括薄部的外缘部处面对彼此的负电极6和正电极1的充电容量比A/C高于比外缘部进一步朝向中央面对彼此的负电极6和正电极1的充电容量比A/C。

Two cell

Provided is a two secondary battery that prevents short-circuit between the positive electrode and the negative electrode by means of an insulating member, suppresses deformation and enlargement of the volume of the cell element, and has high reliability and electrical characteristics. The two battery includes a battery element in which the positive electrode 1 and the negative electrode 6 alternately change the formation layer between the spacer 20 and the other. The positive electrode 1 and the negative electrode 6 comprise current collection devices 3, 8, and active materials 2, 7. The coating part and the non coating part of the active material 2 and 8 are arranged on each surface of the current collection parts 3 and 8, and the active materials 2 and 7 have thin parts with small thickness. The charge capacity of the negative electrode 6 and the positive electrode facing each other at the outer edge of the thin portion, including the positive electrode 1, is higher than the outer charge portion, further toward the central, the charge capacity of the negative electrode 6 and the positive electrode 1 toward each other is greater than that of the A/C.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池
本专利技术涉及一种二次电池(secondarybattery)，其中正电极和负电极在间隔件介于它们之间的情况下重叠。
技术介绍
已存在二次电池的不仅作为用于诸如移动电话、数码相机、和膝上电脑的便携式装置的电源，还作为用于车辆和家庭的电源的广泛扩散。具体而言，具有高能量密度的轻质锂离子二次电池是对于日常生活而言已变得不可或缺的能量储存装置。二次电池可大致分类为卷绕型或层叠型。卷绕型二次电池的电极元件具有长的正电极片和长的负电极片以与介于各正和负电极片之间的间隔件重叠的关系卷绕多次的结构。层叠型电池的电极元件具有正电极片和负电极片在间隔件相应地介于它们之间的情况下交替地且重复地层叠的结构。正电极片和负电极片各自包括通过在电流收集件上涂布活性材料浆料(包括除了活性材料之外，包括粘合剂、导电材料等的混合剂的情况)且使其干燥而形成的涂布部(涂层部)，且还包括用于与电极端子连接的不涂布活性材料的非涂布部(非涂层部)。在卷绕型二次电池和层叠型二次电池中的各个中，电池电极组件被容纳且密封在外容器(外壳)中，使得正电极端子的一端和负电极端子的一端分别与正电极片的非涂布部和负电极片的非涂布部电连接，且正电极端子的另一端和负电极端子的另一端从外容器延伸。与电池电极组件一起，电解质被容纳且密封在外容器中。随着电池技术中的年年的改进，趋势是二次电池的容量的逐年增大和电极厚度的逐年增大。这意味着，如果发生短路，则所生成的热量的量将增大，这继而增大了安全风险。因此，改善电池安全性的手段变得越来越重要。在专利文献1中描述的锂离子二次电池中，在充电和放电期间，锂离子的吸藏和释放是在面对彼此的正电极和负电极之间进行的。因而，已知负电极的充电容量A和正电极的充电容量C之间之比被设定为使得保持A/C＞1，以用于防止锂在负电极的表面上的沉积。而且，在专利文献2中，作为安全手段的实例，已知在涂布部和非涂布部之间的边界部上形成绝缘部件，以防止正电极和负电极之间的短路发生的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：JP5-41251A专利文献2：JP2012-164470A。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题如上所述，已知对于专利文献1中描述的锂离子二次电池中的整个电极，充电容量比是特定的。此种规格在整个电极上涂布厚度是均匀的情况下是足够有效的。然而，如果电极厚，则需要长时间来使包括活性材料的浆料干燥。即，如果电极的平均厚度大，则需要长时间来使浆料充分干燥，且因此，存在浆料在变得足够干之前，将流动且散布在浆料涂布部的缘部处的可能性，这导致不均匀的厚度。在采用由石墨材料构成的负电极的情况下，如果负电极的涂层重量小于9mg/cm2，则包括负电极活性材料的浆料可在浆料被涂布之后不久，在保持期望形式的状态下干燥。结果，可能形成具有期望的涂层重量和从涂布部的开始缘部到结束缘部的均匀厚度的负电极。然而，如果负电极的涂层重量为9mg/cm2或更大，则花费长时间来使涂布的浆料干燥。因此，浆料不可保持期望的形式直到充分干燥，且流动和散布。具体而言，如果涂层重量超过18mg/cm2，则大量的浆料在涂布部的开始缘部处流动且散布，使得涂布部的开始缘部变得比结束缘部薄。这是由于包括负电极活性材料的浆料的粘性特性。当电池利用此种具有不均匀厚度的负电极制造时，浆料的涂布部的涂层重量小的开始缘部比面对的正电极薄，且因此，不可能在电池充电时加入所有的锂。结果，锂沉积在负电极浆料的涂层重量小的开始缘部的表面上。在锂沉积在负电极的表面上的电池中，存在无论何时充电和放电的循环重复时锂枝晶生长可发生，且穿透间隔件，从而导致正电极和负电极之间的短路的风险。因此，存在削弱电池安全性的问题。而且，在专利文献2中公开的技术中，如图19所示，覆盖涂布活性材料2的涂布部和不涂布活性材料2的非涂布部之间的边界部4a的绝缘部件40形成在正电极1的电流收集件3上。在层叠型二次电池中，绝缘部件40在平面视图中在相同位置处重复地层叠。因此，在配置绝缘部件40的位置处，电池电极组件的厚度部分地大，且每单元体积的能量密度减小。而且，在二次电池中，为了使电气特性和可靠性稳定，优选的是将带等粘贴到电池电极组件，且对电池电极组件施加均匀的压力。然而，当专利文献2中的绝缘部件用在层叠型二次电池中时，由于存在绝缘部件的部分和不存在绝缘部件的部分之间的厚度差异，不可能对电池电极组件施加均匀的压力，且存在关于电池品质降低的担忧，诸如电气特性的可变性，和循环特性的降低。因此，本专利技术的目标是解决以上问题，且提供防止金属在负电极的表面上的沉积和因绝缘部件等引起的电极中的局部凸起的发生的、具有高电气特性和可靠性的高品质二次电池。用于解决问题的方案本专利技术的二次电池包括电池电极组件，在该电池电极组件中，正电极和负电极在间隔件介于它们之间的状态下交替地层叠，其中正电极和负电极中的每一个包括电流收集件和涂布在电流收集件上的活性材料，电流收集件的各表面设有涂布部和非涂布部，涂布部为在其上涂布有活性材料的部分，非涂布部为在其上未涂布活性材料的部分，且活性材料至少在涂布部的外缘部的一部分处包括厚度小的薄部，且在包含薄部的外缘部处面对彼此的负电极和正电极之间的充电容量比A/C高于相对于外缘部在中央侧处面对彼此的负电极和正电极之间的充电容量比A/C，充电容量比A/C是负电极的充电比A和正电极的充电比C之间的比。专利技术的有利效果根据本专利技术中的二次电池，可能防止或降低因绝缘部件引起的电池电极组件的体积增大和电池电极组件的变形，且因此，可能提供具有良好的能量密度的高品质二次电池。附图说明图1是示出本专利技术中的层叠型二次电池的基本结构的概要截面图。图2是示出本专利技术中的二次电池的示范实施例的主要部分的放大截面图。图3是示出在图2中示出的二次电池的变形的放大截面图。图4是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的正电极形成步骤的平面图。图5是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的图4之后的步骤的平面图。图6a是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的图5之后的步骤的平面图。图6b是示出通过图6a中示出的步骤中的切割形成的正电极的平面图。图7是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的负电极形成步骤的平面图。图8a是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的图7之后的步骤的平面图。图8b是示出通过图8a中示出的步骤中的切割形成的负电极的平面图。图9是示意性地示出用于活性材料的间歇涂布的示范设备的框图。图10a是示意性地示出用于活性材料的连续涂布的示范设备的截面图。图10b是沿着图10a中的A-A线截取的放大截面图。图11是示出本专利技术中的二次电池的备选示范实施例的主要部分的放大截面图。图12是示出本专利技术中的二次电池的另一备选示范实施例的主要部分的放大截面图。图13是示出本专利技术中的二次电池的另一备选示范实施例的主要部分的放大截面图。图14是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的正电极形成步骤的备选示例的平面图。图15是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的图14之后的步骤的平面图。图16a是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的图15之后的步骤的平面图。图16b是示出通过图16a中示出的步骤中的切割形成的正电极的平面图。图17是示出本专利技术中的二次电池的制造方法中的图16a、16b之后的步骤的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，其包括电池电极组件，在所述电池电极组件中，正电极和负电极在间隔件介于它们之间的状态下交替地层叠，其中，所述正电极和所述负电极中的每一个包括电流收集件和涂布在所述电流收集件上的活性材料，所述电流收集件的各表面设有涂布部和非涂布部，所述涂布部为在其上涂布有所述活性材料的部分，所述非涂布部为在其上未涂布所述活性材料的部分，且所述活性材料至少在所述涂布部的外缘部的一部分处包括厚度小的薄部，且在包含所述薄部的所述外缘部处面对彼此的所述负电极和所述正电极之间的充电容量比A/C高于相对于所述外缘部在中央侧处面对彼此的所述负电极和所述正电极之间的充电容量比A/C，所述充电容量比A/C是所述负电极的充电比A和所述正电极的充电比C之间的比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.30 JP 2015-0167101.一种二次电池，其包括电池电极组件，在所述电池电极组件中，正电极和负电极在间隔件介于它们之间的状态下交替地层叠，其中，所述正电极和所述负电极中的每一个包括电流收集件和涂布在所述电流收集件上的活性材料，所述电流收集件的各表面设有涂布部和非涂布部，所述涂布部为在其上涂布有所述活性材料的部分，所述非涂布部为在其上未涂布所述活性材料的部分，且所述活性材料至少在所述涂布部的外缘部的一部分处包括厚度小的薄部，且在包含所述薄部的所述外缘部处面对彼此的所述负电极和所述正电极之间的充电容量比A/C高于相对于所述外缘部在中央侧处面对彼此的所述负电极和所述正电极之间的充电容量比A/C，所述充电容量比A/C是所述负电极的充电比A和所述正电极的充电比C之间的比。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，绝缘部件布置成以便覆盖所述正电极的所述涂布部和所述非涂布部之间的边界部分，且在分别设置在所述正电极的所述电流收集件的两个表面上的所述绝缘部件中的一者或二者中，所述绝缘部件的一个缘部位于所述正电极的所述活性材料的所述薄部上且面对分别形成在所述负电极的所述电流收集件的两个表面上的所述活性材料中的一者或二者的所述薄部，且所述绝缘部件的另一缘部位于所述正电极的所述非涂布部上。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述负电极的平坦部与所述薄部之间的转变位置面对所述正电极的平坦部与所述薄部之间的转变位置，或者面对所述正电极的所述薄部，所述正电极隔着所述间隔件面对所述负电极。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的二次电池，其特征在于，所述绝缘部件的一个缘部...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田幸三，松宇正明，高桥浩雄，山本刚正，平井政则，
申请(专利权)人：NEC能源元器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP