二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种可抑制由含有硅的负极活性物质层的膨胀收缩引起的负极集电体的破裂的二次电池。该二次电池具有：电池主体部(20)，其具有被层叠的多个发电元件；以及束缚部(80)，其用于束缚电池主体部(20)，其中，对电池主体部(20)的最外层表面(负极集电体(32))施加束缚力的第1接触部(81)构成为，使在第1接触部(81)的接触区域与非接触区域之间的分界产生的应力小于负极集电体(32)的断裂强度，所述应力基于所述束缚力和负极活性物质层的因充放电而产生的体积变化所导致的负极的膨胀收缩。

Two battery

【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。
技术介绍
二次电池具有电池主体部和束缚部。电池主体部具有被层叠的多个发电元件。发电元件具有：正极，其具有在表面配置有正极活性物质层的正极集电体；电解质层，其保持电解质；以及负极，其具有在表面配置有负极活性物质层的负极集电体。正极活性物质层和负极活性物质层隔着电解质层相对。束缚部由为了防止电池主体部的构成材料的位置偏移而设置的粘合带构成(例如参照专利文献1。)。粘合带从电池主体部的在发电元件的层叠方向上的最外层的一侧起经由电池主体部的侧方向电池主体部的最外层的另一侧延长，对电池主体部的最外层的一侧和另一侧施加束缚力。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/188607号
技术实现思路
专利技术要解决的问题近年来，以增大电池容量为目的，将含有硅的负极活性物质应用于负极活性物质层。但是，硅具有因二次电池的充放电而体积较大地变化的性质，在与发电元件的层叠方向交差的平面方向上的伸缩较大。因此，会在位于电池主体部的最外层中的至少一侧的负极集电体产生问题。例如，由于负极集电体与粘合带相接触的接触区域中的伸缩被限制，因此，接触区域中的伸缩的大小和非接触区域中的伸缩的大小显著不同。因此，负极集电体有可能在接触区域与非接触区域之间的分界(接触区域的周围)处产生破裂。负极集电体的局部破裂会使电池输出和/或电池容量降低，另外，该局部的破裂会因二次电池重复充放电而增大，从而有可能使循环特性(寿命)变差。本专利技术是为了解决上述以往技术带有的问题而做出的，其目的在于，提供一种能够抑制由含有硅的负极活性物质层的膨胀收缩引起的负极集电体的破裂的二次电池。用于解决问题的方案为了实现上述目的，本专利技术提供一种二次电池，该二次电池具有：电池主体部，其具有被层叠的多个发电元件；以及束缚部，其用于在所述发电元件的层叠方向上束缚所述电池主体部，其中，对所述电池主体部的最外层的一侧的表面施加束缚力的所述束缚部的第1接触部构成为，使在所述第1接触部的接触区域与非接触区域之间的分界产生的应力小于所述负极集电体的断裂强度，所述应力基于所述束缚力和负极活性物质层的因充放电而产生的体积变化所导致的负极的膨胀收缩。专利技术的效果在本专利技术中，构成为，使在第1接触部的接触区域与非接触区域之间的分界产生的应力小于负极集电体的断裂强度，从而所述应力得到缓和，因此，能够抑制接触区域与非接触区域之间的分界(接触区域的周围)处的负极集电体的破裂。也就是说，能够提供一种可抑制由含有硅的负极活性物质层的膨胀收缩引起的负极集电体的破裂的二次电池。通过参照在之后的说明和附图中例示的优选实施方式，本专利技术的其他目的、特征以及特质变得明确。附图说明图1是用于说明本专利技术的实施方式的二次电池的立体图。图2是图1所示的二次电池的剖视图。图3是用于说明图2所示的电池主体部和发电元件的剖视图。图4是用于说明图3所示的负极的俯视图。图5是用于说明图3所示的正极的俯视图。图6是用于说明用于束缚电池主体部的束缚部的剖视图。图7是用于说明图6所示的第1接触部的俯视图。图8是用于说明被第1接触部施加束缚力的负极集电体的俯视图。图9是用于说明图7所示的狭缝的放大图。图10是用于说明本专利技术的实施方式的变形例1的俯视图。图11是用于说明本专利技术的实施方式的变形例2的俯视图。图12是用于说明本专利技术的实施方式的变形例3的剖视图。图13是用于说明本专利技术的实施方式的变形例4的剖视图。图14是用于说明本专利技术的实施方式的变形例5的剖视图。图15是用于说明本专利技术的实施方式的变形例5的俯视图。图16是用于说明本专利技术的实施方式的变形例6的剖视图。图17是用于说明图16所示的电池主体部和发电元件的剖视图。图18是用于说明用于束缚电池主体部的束缚部的剖视图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。此外，对于附图的尺寸比例，在说明的方便性上有放大、与实际的比例不同的情况。图1是用于说明本专利技术的实施方式的二次电池的立体图，图2是图1所示的二次电池的剖视图。本专利技术的实施方式的二次电池10是非双极型的锂离子二次电池，如图1所示，具有负极引板12、正极引板14以及外壳体16。二次电池10例如被电池组化，并被用作车辆的电源装置。车辆例如是电动汽车、混合动力电动汽车。负极引板12和正极引板14是由高导电性构件构成的电极端子，自外壳体16的内部朝向外部延长，是为了引出电流而使用的。优选的是，负极引板12和正极引板14例如被耐热绝缘性的热收缩管覆盖，由此可靠地防止与周边设备、配线等电接触。如图2所示，外壳体16在内部配置有电池主体部20和束缚部80(未图示)，是为了防止来自外部的冲击、环境劣化而使用的。外壳体16是通过对片材的外周部的一部分或片材的整个外周部进行接合而形成的。接合方法例如是热熔接。电池主体部20具有多个发电元件(单电池)22。发电元件22被层叠，且被并联地电连接。如后述那样，束缚部80(未图示)是为了在发电元件22的层叠方向S上束缚电池主体部20而使用的。构成负极引板12和正极引板14的高导电性构件例如是铝、铜、钛、镍、不锈钢以及它们的合金。从轻量化和导热性的观点考虑，构成外壳体16的片材优选由高分子－金属复合层压膜构成。高分子例如是聚丙烯、聚乙烯等的热塑性树脂材料。金属例如是铝、不锈钢、镍、铜等(包含合金)。外壳体16并不限于由一对层压膜(片材)构成的形态，例如，也能够应用预先形成为袋状的层压膜。接下来，详细叙述电池主体部和发电元件。图3是用于说明图2所示的电池主体部和发电元件的剖视图。如图3所示，电池主体部20具有负极30、分隔件50以及正极60。负极30具有负极集电体32和大致矩形的负极活性物质层34。负极活性物质层34配置于负极集电体32的在层叠方向S上的两个面。也就是说，相邻的负极30共用负极集电体32。负极集电体32例如由具有1μm～100μm左右的厚度的铜箔构成。负极活性物质层34含有负极活性物质和添加剂，例如具有1μm～100μm左右的厚度。负极活性物质具有在放电时使锂离子脱离且在充电时吸存锂离子的组成。添加剂是粘结剂和导电助剂。粘结剂是以维持负极构造为目的而添加的，具有将负极活性物质层34的构成材料彼此间粘结起来的功能和使负极活性物质层34粘结于负极集电体32的功能。粘结剂例如由羧甲基纤维素(CMC)和苯乙烯－丁二烯橡胶(SBR)构成。导电助剂由具有良好的导电性的碳材料等构成，是为了提高负极活性物质层34的导电性而加入的。例如，碳材料是乙炔黑。在本实施方式中，负极活性物质含有硅系材料。与石墨等相比，硅的每单位体积的锂离子的吸存能力良好，能够使二次电池高容量化。尤其是，在本实施方式中，如后述那样，能够抑制由负极活性物质层34的膨胀收缩引起的负极集电体32的破裂，因此容易应用含有膨胀性较大的硅的负极活性物质。正极60具有正极集电体62和大致矩形的正极活性物质层64。正极活性物质层64配置于正极集电体62的在层叠方向S上的两个面。也就是说，相邻的正极60共用正极集电体62。正极集电体62例如具有1μm～100μm左右的厚度。正极集电体62的构成材料与负极集电体32的构成材料相同。正极活性物质层64含有正极活性物质和添加剂，例如具有1μm～100μm左右的厚度。正极活性物质具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池，其中，该二次电池具有：电池主体部，其具有被层叠的多个发电元件；以及束缚部，其用于在所述发电元件的层叠方向上束缚所述电池主体部，所述发电元件具有：正极，其具有配置有正极活性物质层的正极集电体；电解质层，其保持电解质；以及负极，其具有负极集电体，该负极集电体配置有含有硅的负极活性物质层，所述正极活性物质层和所述负极活性物质层隔着所述电解质层相对，所述束缚部具有第1接触部和第2接触部，该第1接触部和第2接触部分别与所述电池主体部的在所述层叠方向上的最外层的一侧的表面和另一侧的表面接触，用于施加束缚力，所述负极位于所述最外层的一侧，所述负极表面具有与所述第1接触部相接触的接触区域和不与所述第1接触部相接触的非接触区域，所述第1接触部构成为使在所述接触区域与所述非接触区域之间的分界产生的应力小于所述负极集电体的断裂强度，所述应力基于所述第1接触部的所述束缚力和所述负极活性物质层的因充放电而产生的体积变化所导致的所述负极的膨胀收缩。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池，其中，该二次电池具有：电池主体部，其具有被层叠的多个发电元件；以及束缚部，其用于在所述发电元件的层叠方向上束缚所述电池主体部，所述发电元件具有：正极，其具有配置有正极活性物质层的正极集电体；电解质层，其保持电解质；以及负极，其具有负极集电体，该负极集电体配置有含有硅的负极活性物质层，所述正极活性物质层和所述负极活性物质层隔着所述电解质层相对，所述束缚部具有第1接触部和第2接触部，该第1接触部和第2接触部分别与所述电池主体部的在所述层叠方向上的最外层的一侧的表面和另一侧的表面接触，用于施加束缚力，所述负极位于所述最外层的一侧，所述负极表面具有与所述第1接触部相接触的接触区域和不与所述第1接触部相接触的非接触区域，所述第1接触部构成为使在所述接触区域与所述非接触区域之间的分界产生的应力小于所述负极集电体的断裂强度，所述应力基于所述第1接触部的所述束缚力和所述负极活性物质层的因充放电而产生的体积变化所导致的所述负极的膨胀收缩。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第1接触部构成为根据所述负极的膨胀收缩而相应地伸缩。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述束缚部具有将所述第1接触部和所述第2接触部连接起来的连接部，所述连接部沿着所述层叠方向在所述电池主体部的侧方延长，所述负极活性物质层具有：相对部，其隔着所述电解质层与所述正极活性物质层相对；以及非相对部，其位于所述相对部的外周且不与所述正极活性物质层相对，所述第1接触部是大致矩形，具有与所述连接部相连结的基部、位于所述基部的相反侧的端面、将所述端面和所述基部连结起来的侧面、以及狭缝，所述狭缝自所述端面朝向所述基部延长，且至少到达同所述相对部与所述非相对部之间的分界相对的位置。4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述第1接触部还具有自所述侧面的一者朝向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：神谷幸子，成冈庆纪，荻原航，
申请(专利权)人：远景AESC日本有限公司，雷诺两合公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP