非水电解质二次电池和组电池制造技术

本发明专利技术涉及非水电解质二次电池和组电池。非水电解质二次电池包含外包装体、电极体和电解液。外包装体容纳电极体和电解液。电极体成型为扁平状。电极体包含层叠体。层叠体包含第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板。第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板依次层叠。电极体通过将层叠体卷绕成漩涡状而形成。第1分隔体和第2分隔体各自具有10.2MPa以下的比例极限。比例极限在第1分隔体和第2分隔体的厚度方向的压缩试验中测定。向的压缩试验中测定。向的压缩试验中测定。

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池和组电池


[0001]本公开涉及非水电解质二次电池和组电池。

技术介绍

[0002]日本特开2004
‑
214190号公报公开了一种锂电池用分隔体，其特征在于，弹性系数(弹性模量)为2.0kgf/mm2以下。

技术实现思路

[0003]非水电解质二次电池(以下可简称为“电池”)包含电极体。电极体容纳于外包装体中。通常，电极体包含正极板、分隔体和负极板。电极体可为卷绕型。卷绕型的电极体通过将带状的电极板和分隔体卷绕成漩涡状而形成。有时也使用2张分隔体。有时也在卷绕后将电极体成型为扁平状。
[0004]成型后，在电极体中产生回弹(springback)，从而有时电极体松弛(loosened)。以下也将该现象记为“成型松弛”。如果发生成型松弛，则电池的反作用力增大。在此，“反作用力”表示相对于由约束构件对电池施加的作用力的、反作用力。
[0005]电池在充电时要膨胀。例如，在组电池中，以单电池的外形尺寸收敛于规定范围的方式，在组电池的外缘设置外壳。外壳包含约束构件。约束构件约束单电池或电池模块。约束构件例如包含端板和带。如果电池的反作用力增大，则对约束构件要求高强度。即，组电池的设计自由度降低。
[0006]本公开的目的在于在包含卷绕型的电极体的非水电解质二次电池中减小反作用力。
[0007]以下对本公开的技术构成和作用效果进行说明。不过，本公开的作用机理包含推定。作用机理的正确与否不限定权利要求书。
[0008][1]非水电解质二次电池包含外包装体、电极体和电解液。外包装体容纳电极体和电解液。电极体成型为扁平状。电极体包含层叠体。层叠体包含第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板。第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板依次层叠。电极体通过将层叠体卷绕成漩涡状而形成。第1分隔体和第2分隔体各自具有10.2MPa以下的比例极限。比例极限在第1分隔体和第2分隔体的厚度方向的压缩试验中测定。
[0009]以下，在本公开中，可将“第1分隔体”和“第2分隔体”简单地总称为“分隔体”。第1分隔体与第2分隔体可具有基本上相同的“材质、尺寸、物性值等”。第1分隔体与第2分隔体也可具有彼此不同的“材质、尺寸、物性值等”。
[0010]本公开的电极体为卷绕型。通过将正极板、分隔体和负极板层叠，从而形成层叠体。通过将层叠体卷绕成漩涡状，从而形成筒状的电极体。通过在2张平板间将筒状的电极体在径向上挤压，从而将电极体成型为扁平状。成型后的电极体包含平坦部和弯曲部。弯曲部在平坦部的两侧形成。在弯曲部中，分隔体变形。在电极体的中心(电极体的内层侧层叠体)附近，在分隔体中形成有折痕。认为折痕表示分隔体的塑性变形。认为形成了折痕的部
分难以发生回弹。随着从电极体的中心向外侧(电极体的外层侧层叠体)，分隔体的变形量慢慢地变小，最终折痕消失。认为由此形成弯曲部。对于在分隔体中没有形成折痕、分隔体弯曲的部分而言，认为容易发生回弹。在从电极体的中心向外侧的方向上，在分隔体中产生折痕(塑性变形)的范围越宽，即，产生折痕的层数越多，越难以发生成型松弛，可期待电池的反作用力减小。
[0011]例如在日本特开2004
‑
214190号公报中，记载了通过分隔体的弹性模量为规定值以下，从而抑制了电极体的厚度的增加。弹性模量为弹性变形区域中的物性值。但是，如上所述，认为电极体的成型松弛和电池的反作用力与超过了比例极限的塑性变形区域中的变形相关联。
[0012]在本公开中，分隔体具有10.2MPa以下的比例极限。比例极限为发生塑性变形的容易程度的指标。认为比例极限越小，分隔体越容易塑性变形。即，认为比例极限越小，在电极体中越在更宽的范围在分隔体中形成折痕。根据本公开的新认识，比例极限为10.2MPa以下时，可期待电池的反作用力显著地减小。
[0013][2]第1分隔体和第2分隔体各自可具有例如4.5MPa以上的比例极限。
[0014]通过分隔体具有4.5MPa以上的比例极限，从而可期待输出的提高。
[0015][3]在与电极体的卷绕轴垂直相交的截面中，电极体包含弯曲部和平坦部。在弯曲部，正极板具有弯曲面。在平坦部，正极板具有平坦面。在平坦部例如可层叠有54层以上且110层以下的正极板。
[0016]存在如下倾向：平坦部中的电极板的层叠数越增多，电池的反作用力越增大。如果正极板的层叠数为54层以上，则反作用力的增大显著。对于正极板的层叠数为54层以上的电极体，通过应用本公开的分隔体，可期待反作用力的减轻幅度增大。如果正极板的层叠数超过110层，则在将集电构件焊接于电极体时，例如，有可能变得容易发生焊接不良。
[0017][4]在层叠体中，可满足下述式(1)：
[0018]x+y+z≦210
ꢀꢀꢀ
(1)
[0019]的关系。
[0020]上述式(1)中，
[0021]“x”表示正极板的厚度(μm)。
[0022]“y”表示负极板的厚度(μm)。
[0023]“z”表示第1分隔体的厚度(μm)与第2分隔体的厚度(μm)的合计。
[0024]满足上述式(1)的关系时，存在变得难以发生成型松弛的倾向。
[0025][5]组电池包含外壳和1个以上的单电池。单电池为上述[1]至[4]中任一项所述的非水电解质二次电池。外壳包含约束构件。约束构件约束单电池。约束构件为树脂材料制。
[0026]目前为止，为了减小电池的反作用力，约束构件使用具有高刚性的金属材料等。在本公开中，可通过分隔体充分地降低电池的反作用力。因此，约束构件也可使用具有低刚性的树脂材料。
[0027]本公开的上述和其他的目的、特征、方面和优点由与附图关联地理解的与本公开涉及的以下的详细说明将变得明显。
附图说明
[0028]图1为示出本实施方式中的非水电解质二次电池的一例的概略图。
[0029]图2为示出本实施方式中的电极体的一例的概略图。
[0030]图3为示出电极体的一例的概略截面图。
[0031]图4为示出本实施方式中的正极板的一例的概略俯视图。
[0032]图5为示出本实施方式中的负极板的一例的概略俯视图。
[0033]图6为示出反作用力的测定方法的概略图。
[0034]图7为示出分隔体的比例极限与反作用力的关系的坐标图。
[0035]图8为示出分隔体的比例极限与输出的关系的坐标图。
[0036]图9为示出正极板的层叠数与反作用力的关系的坐标图。
[0037]图10为示出本实施方式中的组电池的一例的概略图。
具体实施方式
[0038]以下对本公开的实施方式(以下也记为“本实施方式”)进行说明。不过，以下的说明并不限定权利要求书。
[0039]本实施方式中的几何学的用语(例如“垂直”等)表示基本上为该状态即可。本实施方式中的几何学的用语不应在严格的意义上予以解释。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非水电解质二次电池，其包含外包装体、电极体和电解液，所述外包装体容纳所述电极体和所述电解液，所述电极体成型为扁平状，所述电极体包含层叠体，所述层叠体包含第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板，所述第1分隔体、所述正极板、所述第2分隔体和所述负极板依次层叠，所述电极体通过将所述层叠体卷绕成漩涡状而形成，所述第1分隔体和所述第2分隔体各自具有10.2MPa以下的比例极限，所述比例极限在所述第1分隔体和所述第2分隔体的厚度方向的压缩试验中测定。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述第1分隔体和所述第2分隔体各自具有4.5MPa以上的所述比例极限。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，在与所述电极体的卷绕轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎笃，大门徹也，村冈将史，三田和隆，小川修治，塚越贵史，
申请(专利权)人：泰星能源解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：