非水电解质二次电池及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种非水电解质二次电池，其负极具有负极集电体(21A)和负极活性物质层(21B)。负极集电体(21A)具有20μm～50μm的厚度。负极活性物质层(21B)设置在负极集电体(21A)的至少一个表面上。负极是将负极原板切断成规定宽度而制作的，在负极的切断端部存在切断塌边(21D)。切断塌边(21D)是负极集电体(21A)向负极的厚度方向上方或下方延伸而形成的，并向电极组(31)的内侧延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
近年来，从环境保护的角度考虑，要求将二次电池搭载在汽车上，而且要求使大型工具用电源直流化。为了满足这样的要求，要求能够进行快速充电和大电流放电、小型且轻量的二次电池，作为满足该要求的二次电池，可以列举出非水电解质二次电池(以下有时也简记为“电池”)。这样的非水电解质二次电池一般具有以下所示的结构。非水电解质二次电池将电极组和电解液设置在金属制的电池壳体内。电极组具有正极、负极和多孔质绝缘层，正极在正极集电体的表面上设置有正极活性物质，负极在负极集电体的表面上设置有负极活性物质，多孔质绝缘层设置在正极和负极之间以防止正极和负极发生短路。正极活性物质能够与锂离子可逆地发生电化学反应，例如为锂钴复合氧化物。负极活性物质能够嵌入和脱嵌锂离子，例如为碳。电解液在非质子性的有机溶剂中溶解有锂盐(例如LiClO4或LiPF6)。此外，有时可以使用由铝层叠薄膜构成的电池壳体以代替金属制的电池壳体。对这样的非水电解质二次电池要求高容量化。作为实现电池的高容量化的方法， 人们提出了在集电体的表面上高密度地配置活性物质的方法、或者选择能够嵌入比石墨更多的锂的材料(硅、硅化合物、锡或锡化合物)作为负极活性物质的方法。然而，电池的高容量化一旦实现，则因充放电而使负极活性物质大大地膨胀和收缩，因而负极大大地发生变形。因此，容易发生电极组变形等不良情况。为了消除该不良情况，人们提出了加厚负极集电体的厚度或者强化负极集电体的强度等方案(专利文献1)。先行技术文献专利文献专利文献1 日本特开2003-7305号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如果增大负极集电体的厚度，可知往往引起内部短路的发生。本专利技术是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种难以发生内部短路的非水电解质二次电池。用于解决课题的手段本专利技术涉及一种非水电解质二次电池，其具备包括正极、负极和多孔质绝缘层的电极组。负极具有负极集电体和负极活性物质层。负极集电体具有20 μ m 50 μ m的厚度， 负极活性物质层设置在负极集电体的至少一个表面上。负极是将负极原板切断成规定宽度而制作的，在负极的切断端部存在切断塌边(shear droop)。切断塌边是负极集电体向负极的厚度方向上方或下方延伸而形成的，并向电极组的内侧延伸。如果对这样的非水电解质二次电池进行充电，则负极向电极组的内侧发生变形。 因此，可以防止多孔质绝缘层起因于负极变形的毁坏。此外，“负极活性物质层”在本说明书中，当负极活性物质为碳素材料时包含该负极活性物质和粘结剂，当负极活性物质为硅、锡或它们的化合物时由该活性物质构成。在正极和负极隔着多孔质绝缘层进行卷绕而形成的电极组中，切断塌边向电极组的径向内侧延伸。在正极和负极隔着多孔质绝缘层进行层叠而形成的电极组中，切断塌边向电极组的厚度方向内侧延伸。负极的宽度优选的是比正极的宽度宽。由此，正极的宽度方向的端部处于比负极的宽度方向的端部更靠宽度方向内侧的位置。因此，可以防止电池的容量降低。不仅如此， 还可以防止负极的宽度方向的端部贯通多孔质绝缘层而与正极接触。负极活性物质优选的是硅、硅化合物、锡或锡化合物。切断塌边既有只是负极集电体延伸而形成的情况，也有负极集电体和负极活性物质层延伸而形成的情况。本专利技术涉及一种非水电解质二次电池的制造方法，其中，首先，准备在负极集电体的至少一个表面上设置有包含负极活性物质的负极活性物质层的负极原板；其次，将负极原板切断成规定宽度而制作多个负极；接着，将多孔质绝缘层配置在正极和1个负极之间而制作电极组。负极集电体的厚度为20 μ m 50 μ m。在制作负极的工序中，于各负极的切断端部形成有负极集电体向负极的厚度方向上方或下方延伸而形成的切断塌边，切断塌边在各负极的宽度方向的两端相互向同一方向延伸，而相互邻近的切断端部相互向相反方向延伸。在制作电极组的工序中，以切断塌边向内侧延伸的方式制作电极组。在本专利技术的非水电解质二次电池的制造方法中，也能够以切断塌边向径向内侧延伸的方式而卷绕隔着多孔质绝缘层的正极和负极。专利技术的效果根据本专利技术，可以抑制内部短路的发生。 附图说明图1是切断负极原板而制作的负极的显微镜照片。图2(a)和图2(b)是以工序步骤表示负极的制造方法的剖视图。图3(a)和图3(b)是以工序步骤表示另一负极的制造方法的剖视图。图4(a)和图4(b)是以工序步骤表示又一负极的制造方法的剖视图。图5是本专利技术的一实施方式的非水电解质二次电池的分解立体图。图6是本专利技术的一实施方式的电极组的剖视图。图7是本专利技术的一实施方式的非水电解质二次电池的横向剖视图。图8(a)和图8(b)是以工序步骤表示本专利技术的一实施方式的电极组的制造方法的一部分的剖视图。图9(a)和图9(b)是以工序步骤表示本专利技术的一实施方式的电极组的另一制造方法的一部分的剖视图。图10是本专利技术的一实施方式的变形例的非水电解质二次电池的横向剖视图。图11是本专利技术的一实施方式的另一变形例的非水电解质二次电池的横向剖视图。图12是归纳了实施例1的结果的表。图13是归纳了实施例2的结果的表。具体实施例方式在说明本专利技术的实施方式之前，对直至完成本专利技术的经纬进行说明。图1是切断负极原板而制作的负极的显微镜照片。图2是以工序步骤表示负极的制造方法的剖视图。非水电解质二次电池的正极和负极分别通过将正极原板和负极原板切断成规定宽度而进行制作。作为正极集电体，例如可以使用铝，作为正极活性物质，主要可以使用锂和过渡金属的复合氧化物。锂和过渡金属的复合氧化物在多数情况下非常硬。因此，在切断正极原板时，正极活性物质研磨切断刀刃。因此，正极的切断面在多数情况下成为凹凸较少的平坦面。另一方面，作为负极集电体，可以使用铜或镍，作为负极活性物质，可以使用石墨等碳素材料、或者含有硅或锡等的化合物。负极活性物质由于比正极活性物质柔软，所以在切断负极原板时，负极或负极集电体在切断刀刃的作用下被拉伸(以下简记为“产生因切断刀刃引起的拉伸的作用”)。其结果是，往往形成切断塌边。切断塌边是在切断负极原板时，负极集电体、或者负极集电体和负极活性物质层在负极的切断端部S向负极的厚度方向上方或下方延伸而形成的。例如，将图2 (a)所示的负极原板101 (负极集电体IOlA是厚度低于10 μ m(例如为8μπι)的铜箔，负极活性物质层IOlB含有石墨作为负极活性物质)切断成规定宽度。于是，如图2 (b)所示，具有负极活性物质层IB、IB的负极1形成于负极集电体IA的两表面上。 此时，在切断端部Ib形成有切断塌边1D。该切断塌边ID是负极集电体IA从切断端面Ia 向负极1的厚度方向上方或下方延伸而形成的。该切断塌边ID的长度(在本说明书中，切断塌边的长度为切断塌边的顶端与负极集电体的最短距离)L1并不那么长，低于10 μ m。因此，可以认为切断塌边ID贯穿多孔质绝缘层(未图示)而与正极(未图示)接触的危险极低。因此，在此情况下，即使忽略切断塌边ID的存在而制作非水电解质二次电池，也可以抑制其安全性的降低。然而，最近对非水电解质二次电池要求高容量化。如果实现高容量化，则充电时的负极活性物质的膨胀率增大，因而负极大大地发生变形。因此，人们提出了增大负极集电体的厚度而确保负极强度的提案。于是，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种非水电解质二次电池，其具备包括正极、负极和设置在所述正极和所述负极之间的多孔质绝缘层的电极组，其中，所述负极具有厚度为２０μｍ～５０μｍ的负极集电体和设置在所述负极集电体的至少一个表面上、且包含负极活性物质的负极活性物质层；所述负极是将负极原板切断成规定宽度而制作的；在所述负极的切断端部存在切断塌边；所述切断塌边是所述负极集电体向所述负极的厚度方向上方或下方延伸而形成的，并向所述电极组的内侧延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤俊忠，古结康隆，
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