集电体和使用该集电体的电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种具有高强度并且易于浸渍电解质的集电体。这种集电体包括设有多个开口的开口形成部，所述集电体的特征在于，在在每个开口的顶端处形成突出部，并且开口形成部的仅部分到达集电体的端面，并且开口形成部的其它部分不到达端面。

Collector and battery using the collector

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集电体和使用该集电体的电池
本专利技术涉及一种集电体，并且特别涉及一种用在电池电极中并且其中形成有开口的集电体，并且涉及一种使用该集电体的电池。
技术介绍
二次电池广泛地用作诸如蜂窝电话、数码相机和笔记本电脑之类的便携式设备的电源，并且用作车辆和家庭的电源。例如，高能量密度和轻重量的锂离子二次电池是生活中必不可少的蓄能装置。图7和图8是示出堆叠型锂离子二次电池10的一个示例的透视图。提供了电池元件400和将电池元件400与电解质溶液一起封闭的外部容器801。如图7中所示，锂离子二次电池10中的电池元件400具有下列结构，其中正电极800(阴极)和负电极700(阳极)交替并且重复地堆叠，同时被隔膜350彼此分离。正电极800是通过用粘合剂使正电极活性材料固化而形成在集电体上的活性材料层，并且包括正电极活性材料形成部810和其中不形成活性材料层以提供引线部的正电极活性材料未形成部820。类似地，负电极700是通过用粘合剂使负电极活性材料固化而形成在集电体上的活性材料层，并且包括负电极活性材料形成部710和负电极活性材料未形成部720。正电极活性材料未形成部通过超声波接合等成束，并且形成正电极引线部460，如图8(a)中所示。类似地，负电极活性材料未形成部220也成束，并形成负电极引线部480。正电极引线部460和负电极引线部480分别电连接到正电极端子830和负电极端子840。图8(b)是以包括正电极端子830的方式剖开的图8(a)的截面图。集电体使用具有平坦主表面的金属箔，并且当电池充电或放电时，锂离子在电极之间移动并进入正电极或负电极的活性材料层，并且正电极或负电极膨胀。特别地，负电极处于比正电极高的能量状态，并且负电极的活性材料层比正电极的活性材料层膨胀地更大。膨胀的活性材料层存在从集电体剥离的风险。已知一种在集电体上以预定间距开孔以防止活性材料层从集电体剥离(以提高耐剥离性)的技术。在扁平的集电体中，集电体仅在平坦表面上与活性材料层接触，因而，在一些情况下，活性材料层从集电体上剥离。然而，穿孔处理将孔的顶端形成为凸形(在下文中称为突出部)，因而，当通过涂覆等在集电体上形成要形成为活性材料层的化合物时，活性材料层到达孔的内部，即平坦表面以外的区域，因此，耐剥离性提高。结果，提高了电池寿命和安全性。然而，当形成这些孔时，活性材料的耐剥离性提高的代价是集电箔的强度降低。特别地，在电池电极的负电极中，活性材料由于充电或放电而大大地膨胀或收缩，并且应力作用在集电箔的周边部上。当在周边部处未形成这些孔时，可抵抗作用在周边部上的应力。在PTL1(日本专利申请公开第H11-288723号)的电化学设备集电体1中，四边形金属板2的周边部不进行穿孔处理而保留为框状和板状的连续体3。被框状和板状的连续体3围绕的内部进行穿孔处理(所谓的网格冲压等处理)，并形成其中存在大量贯通孔5的多孔区域4(段落(0017)和图1)。网格冲压金属切割部保留有毛刺，结果在一些情况下会在电极之间发生短路，然而，由于未对周边部进行穿孔处理，因此在PTL1中能够防止这种短路事故(段落0021)。此外，在PTL2(日本专利申请公开第2003-208899号)中公开的二次电池电极的正电极集电体2a和负电极集电体3a每一个中，都在排除其周边部的中心侧上设置大量的孔K。具体地，这些孔K设置在经由具有至少约0.5mm宽度的非孔部N与正电极集电体2a和负电极集电体3a每一个中的周边部分离的中心侧上(段落(0055)和(0056)以及图2)。通过这种构造，设有大量孔K的正电极集电体2a和负电极集电体3a每一个都在周边部处包括非孔部N(即，不形成凹凸部)。因而，可以在其制造过程中防止正电极集电体2a和负电极集电体3a卡在隔膜4上，并且防止正电极集电体2a和负电极集电体3a在其完成后预先穿透隔膜4。然后，可防止在完成的锂二次电池1中由于这些缺陷而发生内部短路(段落0059)。[引用列表][专利文献][PTL1]日本专利申请公开第H11-288723号[PTL2]日本专利申请公开第2003-208899号
技术实现思路
[技术问题]在PTL1和PTL2中，集电箔的整个周边部是没有形成开口的区域。然而，在这种情况下，在电池的制造过程中，电解液难以从周边部进入中心部。如上文针对图8所述的，蓄电池通过交替地堆叠正电池电极和负电池电极而形成电池元件。然后，蓄电池将电池元件放置在外部容器中，从外部容器的液体注入端口注入电解液，并封闭容器。当注入电解液时，电解液通过毛细作用进入活性材料层与隔膜之间的间隙、活性材料层中的间隙以及隔膜中的间隙，并置换其中存在的空气。期望整个电池元件尽可能快地浸渍电解液。然而，这些间隙非常窄，因而，电解液要渗透到电池元件的中心并置换空气需要花费时间。在集电箔中形成开口消除了由集电箔形成的壁，因而使得电解液和空气能够在堆叠体中的相邻层之间移动，并加速电解液的浸渍。然而，当不在整个端面中形成开口时，会形成空气聚集点并且浸渍停止。本专利技术的目标在于提供一种集电体，其解决了上述问题，具有高强度，并且易于浸渍电解液，并且本专利技术的目标在于提供一种使用该集电体的电池。[问题的解决方案]本专利技术涉及一种集电体，其包括设有多个开口的开口形成部，并且其特征在于在开口的顶端处形成突出部，并且开口形成部仅在部分位置到达集电体的端面，并且在其它位置不到达端面。[本专利技术的有利效果]根据本专利技术，可能提供一种具有高强度并且易于浸渍电解液的集电体，并且提供一种使用该集电体的电池。附图说明图1是示出根据本专利技术的第一示例实施例的集电体的示意性平面图。图2是示出根据本专利技术的第二示例实施例的集电体的示意性平面图。图3是示出根据本专利技术的第三示例实施例的集电体的示意性平面图。图4是示出根据本专利技术的第四示例实施例的集电体的示意性平面图。图5是示出根据本专利技术的第五示例实施例的集电体的示意性平面图。图6是示出根据本专利技术的第一示例实施例的集电体的端面和开口之间的位置关系的示意性平面图，(a)示出了其中开口到达集电体的端面的情况，(b)示出了其中开口未到达端面的情况。图7是示出现有的堆叠型锂离子二次电池的一个示例的透视图。图8是示出现有堆叠型锂离子二次电池的一个示例的视图，(a)是透视图，(b)是横截面图。图9是示出在本专利技术的示例实施例中使用的电池电极的横截面图，(a)是其中活性材料层被涂覆在集电箔的两个表面上的状态下的横截面图，(b)是其中绝缘层被涂覆在活性材料层上的状态下的横截面图。具体实施方式(第一示例实施例)图1是示出根据本专利技术的第一示例实施例的集电箔100的示意性平面图。在本示例实施例中，设有多个开口的区域(开口形成部202)形成在平坦集电箔中除了端面103之外的中心部的大区域中。此外，到达端面103并设有多个开口的四个开口形成部223被设置在开口形成部202的多个部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集电体，包括设有多个开口的开口形成部，其中在所述开口的顶端处形成突出部，并且所述开口形成部仅在部分位置到达所述集电体的端面，并且在其它位置不到达所述端面。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170921 JP 2017-1814381.一种集电体，包括设有多个开口的开口形成部，其中在所述开口的顶端处形成突出部，并且所述开口形成部仅在部分位置到达所述集电体的端面，并且在其它位置不到达所述端面。


2.根据权利要求1所述的集电体，其中所述开口形成部在多个位置处到达所述端面。


3.根据权利要求1或2所述的集电体，其中所述开口形成部具有交叉形状。


4.根据权利要求1或2所述的集电体，其中所述开口形成部具有条状。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的集电体，其中所述开口形成部中到达所述端面的部分的长度等于或大于其中所述开口形成部到达所述端面的所述集电体的一侧的长度的10％。


6.根据权利要求1至4中的任一项所述的集电体，其中所述开口形成部中到达所述端面的部分的长度等于或小于其中所述开口形成部到达所述端面的所述集电体的一侧的长度的80％。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的集电体，其中所述开口形成部中到达所述端面的部分的长度等于或大于其中所述开口形成部到达所述端面的所述集电体的一侧的长度的20％。


8.根据权利要求1至6中的任一项所述的集电体，其中所述开口形成部中到达所述端面...

【专利技术属性】
技术研发人员：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