锂二次电池制造技术

一种锂二次电池，包含：正极，包含带状的正极集电器和位于正极集电器每个表面的正极活性材料层；负极，包含带状的负极集电器和位于负极集电器每个表面的负极活性材料层；位于正极和负极之间的隔膜；以及非水电解液，其中正极集电器和负极集电器中的至少一个在纵向的实际中心部分上形成不载有活性材料层的裸露部分，集电导线与裸露部分相连，并且形成第一耐热层以使第一耐热层面对至少一部分集电导线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂二次电池，并且尤其涉及一种具有出色的安全性和较高输出功率的锂二次电池。
技术介绍
重量较轻并且具有较高能量密度的锂二次电池正被广泛商业应用于便携设备的电源。目前，锂二次电池还作为能够提供较高输出功率的可以大范围应用的电源(例如汽车电源)而受到了很大的关注，并且正在积极开发中。然而，用于锂二次电池的电解液通常为通过将锂盐溶于非水溶剂中制得的非水电解液。非水电解液比含有水溶液的电解液具有更低的离子导电性。因此，难以使锂二次电池具有较高的输出功率。在这种情况下，人们提出了各种使锂二次电池具有较高输出功率的技术。例如，日本实开昭63-133065号公报和特开平5-121064号公报提出了一种螺旋缠绕设计的锂二次电池(即，带状正极和带状负极与插入其间的隔膜一起被螺旋缠绕的锂二次电池)，其中集电导线与电极的中心部分相连。通过使集电导线与电极的中心部分相连，可以降低电池的内阻，从而可以使锂二次电池具有更大的输出功率。在通过使集电导线与电极的中心部分相连从而降低电池内阻的电池中，如果发生外部短路，在电池内会有较大的短路电流。短路电流集中在集电导线，使集电导线发热。这样可能会造成邻近的隔膜熔化。如果隔膜熔化，会造成内部短路，从而导致电池过热。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过形成耐热层防止内部短路，使其中的集电导线与电极实际的中心部分相连的锂二次电池可以同时实现出色的安全性和较高的输出功率。本专利技术特别涉及一种锂二次电池，包含正极，包含带状的正极集电器和位于正极集电器两个表面上的正极活性材料层；负极，包含带状的负极集电器和位于负极集电器两个表面上的负极活性材料层；位于正极和负极之间的隔膜；以及非水电解液，其中，正极集电器和负极集电器中的至少一个在纵向的实际中心部分形成有不具有活性材料层的裸露部分，集电导线与该裸露部分相连，并且形成第一耐热层以使第一耐热层面对至少一部分集电导线。第一耐热层优选形成为使其面对不少于集电导线与裸露部分之间重叠区域的50％。在本专利技术的锂二次电池中，优选形成第二耐热层以使第二耐热层面对位于集电导线对面的活性材料层的整个表面。第二耐热层优选为多孔结构。然而需要注明的是，第二耐热层不必形成在位于第一耐热层对面的一部分活性材料层中。第二耐热层优选面对位于集电导线对面的活性材料层的几乎整个表面(例如，不少于整个表面的80％)。第一耐热层优选比第二耐热层更厚。第一耐热层优选具有1～100μm的厚度。第二耐热层优选具有1～20μm的厚度。根据本专利技术，在其中集电导线与电极实际的中心部分相连的锂二次电池中，即使发生外部短路，也由于存在耐热层而可以防止内部短路。因此，能够同时实现出色的安全性和较高的输出功率。虽然本专利技术的新特性特别列举在附加的权利要求书中，但通过结合附图进行下列详细描述，可以更好地理解本专利技术的结构和正文以及其它目的和特性。附图说明图1是根据实施例1的锂二次电池的正极和负极结构的示意图；图2是根据实施例2的锂二次电池的正极和负极结构的示意图；图3是根据实施例31的锂二次电池的正极和负极结构的示意图；图4是根据实施例32的锂二次电池的正极和负极结构的示意图；图5是根据实施例33的锂二次电池的正极和负极结构的示意图；图6是根据实施例38的锂二次电池的正极和负极结构的示意图；以及图7是根据实施例39的锂二次电池的正极和负极结构的示意图。具体实施例方式本专利技术的锂二次电池包含正极，包含带状的正极集电器和位于正极集电器两个表面的正极活性材料层；以及负极，包含带状的负极集电器和位于负极集电器两个表面的负极活性材料层。简而言之，阳极和负极均具有带状的形状。通常，将正极和负极与插入其间的隔膜被螺旋缠绕。在正极集电器和负极集电器中的至少一个在纵向的实际中心部分中，形成不具有活性材料层的裸露部分(在下文中表示为“中心裸露部分”)。中心裸露部分可以形成于集电器两侧表面，也可以只形成于集电器的一侧表面。这里的“实际中心部分”指的是在集电器纵向延伸的不包括集电器两端的区域。末端的宽度为例如集电器纵向长度的35％。假设一个区域包括集电器纵向中部中心并且在纵向具有特定的宽度W，则实际中心部分可以形成于假设区域内的任何地方。特定的宽度W为例如集电器纵向长度的30％。中心裸露部分的宽度可以根据电池尺寸而变化。中心裸露部分通过例如焊接手段与集电导线相连接。当中心裸露部分形成于集电器的两个表面时，集电导线至少与一个中心裸露部分相连。通过连接集电导线与中心裸露部分，可以降低与集电导线相连的电极的电阻。为了提供较高的输出功率，可以使两个中心裸露部分都与集电导线相连。集电导线为例如矩形。集电导线优选具有比中心裸露部分更小的宽度。具体来说，集电导线的宽度为中心裸露部分宽度的30～85％。至于集电导线的材料，正极集电导线优选为铝，负极集电导线优选为镍或镍合金。在本专利技术的锂二次电池中，第一耐热层形成为使其面对至少一部分集电导线。如果发生外部短路随后发生集电导线发热并且隔膜熔化，第一耐热层的作用在于防止内部短路发生或扩大。集电导线的厚度并无特别限制。然而，当中心裸露部分只形成于集电器的一个表面时，集电导线的厚度T优选小于与集电导线相连的电极的活性材料层的厚度t。优选满足0.3t≤T≤0.9t。可以通过将集电导线的厚度减小至小于活性材料层以增大第一耐热层的厚度。这样可以增强第一耐热层防止内部短路的效果。当T小于0.3t时，集电效率较低，或焊接强度较低。当中心裸露部分形成于集电器的两个表面时，可以只有一个中心裸露部分和集电导线相连。在这种情况下，集电导线的厚度T优选小于形成于两个表面的活性材料层的总厚度2t，由此也可以增强防止内部短路的效果。特别优选满足0.5t≤T≤1.9t。当T小于0.5t时，集电效率较低，或焊接强度较低。此外，由于电流会集中在未与集电导线相连的另一个中心裸露部分上，另一第一耐热层优选形成为使其面对另一个中心裸露部分。当中心裸露部分形成于集电器的两个表面时，可以两个中心裸露部分各与一根集电导线相连。在这种情况下，每根集电导线的厚度T优选小于活性材料层的厚度t。优选满足0.3t≤T≤0.9t，由此也可以增强防止内部短路的效果。第一耐热层需要具有比隔膜更高的耐热性。第一耐热层优选包括热变形温度为260℃或更高的树脂(在下文中表示为“高耐热树脂”)。这里使用的“热变形温度”指的是根据由美国测试和材料协会定义的ASTM-D648在1.82MPa的负荷下测定的“负荷下的变形温度”。第一耐热层也可以选择包括含有耐热填料(例如，无机氧化物或陶瓷)和树脂粘合剂的组合物。树脂粘合剂的热变形温度并无特别限制。也可以选择使用由具有比隔膜更高的耐热性的材料组成的带子作为第一耐热层。第一耐热层可以是多孔结构或无孔结构。第一耐热层的形状优选为与中心裸露部分的形状相同，或第一耐热层完全覆盖中心裸露部分。换句话说，第一耐热层优选形成为使其不仅面对集电导线，还面对整个中心裸露部分。在本专利技术的锂二次电池的一个实施方式中，可以形成第二耐热层以使其面对位于集电导线对面的活性材料层的几乎整个表面。第二耐热层应该是多孔结构，从而不会阻碍离子移动。第二耐热层的孔隙率(孔隙的体积与第二耐热层的表观体积之间的比率)优选为20～70％。孔隙率可以通过第二耐热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂二次电池，包含：正极，包含带状的正极集电器和位于所述正极集电器每个表面上的正极活性材料层；负极，包含带状的负极集电器和位于所述负极集电器每个表面上的负极活性材料层；插入到所述正极和所述负极之间的隔膜；以及　 　非水电解液，其中所述正极集电器和所述负极集电器中的至少一个在纵向的实际中心部分上形成不载有活性材料层的裸露部分，集电导线与所述裸露部分相连，并且形成有第一耐热层以使所述第一耐热层面对至少一部分所述集电导线。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤川万郷，井上薰，岛田干也，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]