二次电池及其制造方法技术

本发明专利技术的一个目的是一种二次电池，其中正极和负极通过绝缘层相互面对而设置，其中在所述绝缘层内由金属沉积引起的短路受到抑制。该二次电池具有：电池元件，所述电池元件包含至少一个正极11和至少一个负极12；和壳体，所述壳体将所述电池元件与电解质一道密封。所述正极11和/或所述负极12具有集电器、形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层和形成在所述活性材料层的表面上的绝缘层112。所述电解质含有电解质成分和交联的胶凝剂。所述胶凝剂至少设置在正极11的活性材料层与负极12的活性材料层之间，并且以使得在所述正极11的活性材料层与所述负极12的活性材料层之间所述胶凝剂相对于100质量％所述电解质成分的比例Rg为0

Secondary battery and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池及其制造方法
本专利技术涉及一种二次电池及其制造方法，其中在所述二次电池中正极和负极中的至少一者在活性材料层上具有绝缘层。
技术介绍
二次电池广泛用作便携式电子设备如智能电话、平板电脑、笔记本电脑、数码相机等的电源。此外，二次电池已经扩展了其作为电动车辆和家用电力供应的电源的应用。其中，因为锂离子二次电池的能量密度高且重量轻，所以它们是当前生活中必不可少的能量存储装置。包括二次电池在内的传统电池具有其中作为电极的正极和负极在其间设置有隔膜的条件下彼此相对的结构。正极和负极各自具有片状集电器和形成在集电器两侧的活性材料层。隔膜用于防止正极与负极之间的短路并有效地在正极与负极之间移动离子。通常，主要使用由聚丙烯或聚乙烯材料制成的聚烯烃系微孔隔膜作为隔膜。然而，聚丙烯和聚乙烯材料的熔点通常为110℃～160℃。因此，当将聚烯烃系隔膜用于具有高能量密度的电池时，隔膜在电池的高温下熔化，并且可能以大的面积在电极之间发生短路，这导致电池冒烟和着火。因此，为了提高电池的安全性，已知其中将用作隔膜的替代物的绝缘层设置在正极与负极之间的电池。例如，专利文献1(日本特开平10-241657号公报)公开了一种电池，其中在正极活性材料层的表面和负极活性材料层的表面上形成绝缘性材料粒子聚集层以作为绝缘层，其中所述绝缘性材料粒子聚集层是将绝缘性材料粒子通过粘合剂结合而得的。专利文献2(日本特开2010-244818号公报)公开了一种电池，其中在负极活性材料层的表面上形成含有耐热性细粒子的多孔层作为绝缘层。专利文献3(日本特开2012-069457号公报)公开了一种电池，其中在正极活性材料层或负极活性材料层的表面上形成含有无机细粒子的多孔层作为绝缘层。专利文献4(日本特开2008-262785号公报)公开了一种电池，其中在正极活性材料层或负极活性材料层的表面上形成含有不具有关闭(shutdown)特性的材料的多孔绝缘层。专利文献5(日本特表2009-527090号公报)公开了一种电池，其中有机/无机复合多孔涂层形成在正极或负极的表面上作为绝缘层。专利文献4中描述，可以将凝胶电解质或固体电解质用作电解质。此外，专利文献5中描述，当将在电解液浸渍时能够凝胶化的聚合物用作作为绝缘层的有机/无机复合多孔涂层的成分时，通过注入电解液利用电解液与聚合物的反应能够形成凝胶型有机/无机复合电解质。通常，凝胶电解质用于抑制二次电池的液体泄漏。引用列表专利文献专利文献1：日本特开平10-241657号公报专利文献2：日本特开2010-244818号公报专利文献3：日本特开2012-069457号公报专利文献4：日本特开2008-262785号公报专利文献5：日本特表2009-527090号公报
技术实现思路
技术问题然而，当如在专利文献1～5中描述的电池中那样将正极和负极隔着绝缘层彼此相对而设置时，在电池充电期间在电极活性材料层中产生的气体可能在电解液(电解质)内移动并且被引入绝缘层中。引入到绝缘层中的气体作为气泡存在于绝缘层中，从而妨碍了绝缘层内的离子传导性。因此，离子在绝缘层内产生的气泡周围以金属形式沉积，并且沉积在绝缘层内的金属可能导致正极与负极之间的短路，这可能导致电池冒烟或着火。本专利技术的一个目的是抑制在二次电池中的绝缘层内由金属沉积引起的短路，其中在所述二次电池中正极和负极隔着绝缘层彼此面对而设置。解决问题的方案根据本专利技术的二次电池包含：电池元件，所述电池元件包含至少一个正极和至少一个负极；壳体，所述壳体将所述电池元件与电解质一道密封，其中所述正极和所述负极中的至少一者包含集电器、形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层和形成在所述活性材料层的表面上的绝缘层，并且所述电解质包含电解质成分和交联的胶凝剂，所述电解质成分包含溶剂和支持盐，所述交联的胶凝剂至少存在于正极的活性材料层与负极的活性材料层之间，并且所述胶凝剂相对于所述正极的活性材料层与所述负极的活性材料层之间的100质量％所述电解质成分的比例Rg为0<Rg≤5质量％。一种制造二次电池的方法，所述方法包括：准备至少一个正极和至少一个负极，其中所述正极和所述负极中的至少一者包含集电器、形成在集电器的至少一个表面上的活性材料层和形成在活性材料层的表面上的绝缘层；准备包含电解质成分和胶凝剂的电解质，所述电解质成分包含溶剂和支持盐，并且所述胶凝剂相对于100质量％所述电解质成分的比例Rg为0<Rg≤5质量％；将其中所述正极和所述负极交替层压而得的电池元件和所述电解质，在所述电解质至少存在于所述正极的活性材料层与所述负极的活性材料层之间的状态下收容至袋状壳体中；将收容有所述电池元件和所述电解质的壳体密封；以及在密封所述壳体之前或之后将所述电解质凝胶化。专利技术的效果根据本专利技术，可以抑制在二次电池中的绝缘层内由金属沉积引起的短路，其中在所述二次电池中正极和负极隔着绝缘层彼此面对而设置。附图说明[图1]图1是根据本专利技术的一个实施方式的二次电池的分解透视图。[图2]图2是图1所示的电池元件的示意性截面视图。[图3]图3是显示图2所示的正极和负极的构造的示意性截面视图。[图4A]图4A是显示电池元件中的正极和负极的配置的实例的截面视图。[图4B]图4B是显示电池元件中的正极和负极的配置的另一个实例的截面视图。[图5]图5是根据本专利技术另一个实施方式的电池的分解透视图。[图6]图6是显示配备有电池的电动车辆的实施方式的示意图。[图7]图7是显示配备有电池的电力存储装置的实例的示意图。[图8]图8是显示实施例1～6中的胶凝剂添加量与初期放电容量之间关系的图。具体实施方式参考图1，显示了根据本专利技术一个实施方式的二次电池1的分解透视图，其包含电池元件10和将电池元件10与电解质一道密封的壳体。壳体具有壳体构件21、22，所述壳体构件21、22从其厚度方向的两侧封装电池元件10并密封其外周部分，从而密封电池元件10和电解质。正极端子31和负极端子32利用其从壳体的突出部分分别连接到电池元件10。如图2所示，电池元件10具有其中多个正极11和多个负极12交替配置的方式设置的构造。将进一步参考图3对正极11和负极12的结构进行描述。在图3所示的结构中，正极11和负极12没有特别区分，但是所述结构可应用于正极11和负极12两者。在本说明书中，正极11和负极12在不对其进行区分的情况下可以统称为“电极”。正极11包含可由金属箔状成的集电器110、以及形成在集电器110的一个或两个表面上的活性材料层111。活性材料层111优选地在俯视图中以矩形形状形成，并且集电器110具有如下形状：所述形状具有从形成有活性材料层111的区域延伸的延伸部110a。在正极11和负极12层压的状态下，正极11的延伸部110a形成在与另一个正极11的延伸部110a重叠、但不与负极12的延伸部110a重叠的位置处。负极12的延伸部110a也形成在与另一个负极12的延伸部110a重叠、但不与正极11的延伸部110a重叠的位置处。通过延伸部110a的这种配置，在多个正极11中，各个延伸部110a被收集并焊接在一起以形成正极极耳10a(参见图1)。同样，在多个负极12中，各个延伸部110a被收集并焊接在一起以形成负极极耳10b(参见本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池，所述二次电池包含：电池元件，所述电池元件包含至少一个正极和至少一个负极；壳体，所述壳体将所述电池元件与电解质一道密封，其中所述正极和所述负极中的至少一者包含集电器、形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层和形成在所述活性材料层的表面上的绝缘层，并且所述电解质包含电解质成分和交联的胶凝剂，所述电解质成分包含溶剂和支持盐，所述交联的胶凝剂至少存在于所述正极的活性材料层与所述负极的活性材料层之间，并且所述胶凝剂相对于所述正极的活性材料层与所述负极的活性材料层之间的100质量％所述电解质成分的比例Rg为0<Rg≤5质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.27 JP 2017-0346681.一种二次电池，所述二次电池包含：电池元件，所述电池元件包含至少一个正极和至少一个负极；壳体，所述壳体将所述电池元件与电解质一道密封，其中所述正极和所述负极中的至少一者包含集电器、形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层和形成在所述活性材料层的表面上的绝缘层，并且所述电解质包含电解质成分和交联的胶凝剂，所述电解质成分包含溶剂和支持盐，所述交联的胶凝剂至少存在于所述正极的活性材料层与所述负极的活性材料层之间，并且所述胶凝剂相对于所述正极的活性材料层与所述负极的活性材料层之间的100质量％所述电解质成分的比例Rg为0<Rg≤5质量％。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述电极被所述交联的胶凝剂浸渍，并且在所述集电器的一侧上，所述交联的胶凝剂存在的区域的厚度相对于形成在所述集电器上的整个层的厚度的比例大于0。3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述比例为100％。4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述胶凝剂是形成化学凝胶的胶凝剂。5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述胶凝剂是形成物理凝胶的胶凝剂。6.一种制造二次电池的方法，所述方法包括：准备至少一个正极和至少一个负极，其中所述正极和所述负极中的至少一者包含集电器、形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层和形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田登，井上和彦，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP