二次电池以及二次电池的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种能够抑制由于在低温环境下反复进行大电流的放电或充电而导致表观的电池容量变小的二次电池。本发明专利技术的锂离子二次电池（二次电池）（100）具备将正极板（121）和负极板（131）隔着隔板（141）相互重叠而绕轴线（AX）进行卷绕而成的卷绕型电极体（120）。该卷绕型电极体（120）具有：形成在该电极体中央部（120f）中的轴线方向一端部（120fa），用于抑制电解液经过轴线方向一端部（120fa）流通的一端电解液流通抑制构件（190）；和形成在电极体中央部（120f）中的轴线方向另一端部（120fb），用于抑制电解液经过轴线方向另一端部（120fb）流通的另一端电解液流通抑制构件（195）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具备将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的隔板相互重叠并围绕轴线卷绕而成的卷绕型电极体的二次电池。另外，涉及该二次电池的制造方法。
技术介绍
以往，已知具备将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的隔板相互重叠并绕轴线进行卷绕而成的卷绕型电极体的锂离子二次电池等二次电池。其中，正极板，由长条状的正极集电箔和在其上形成的正极活性物质层构成，包括:在长度方向延伸的带状的正极部；以及位于正极板的宽度方向一端并在长度方向延伸的带状的正极集电部。另外，负极板，由长条状的负极集电箔和在其上形成的负极活性物质层构成，包括:在长度方向延伸的带状的负极部；以及位于负极板的宽度方向一端并在长度方向延伸的带状的负极集电部。并且，卷绕型电极体具有在轴线的径向存在隔板的电极体中央部，从该电极体中央部向轴线方向一端侧，正极集电部的宽度方向的一部分呈螺旋(渦卷务)状而突出，并且从电极体中央部向轴线方向另一端侧，负极集电部的宽度方向的一部分呈螺旋状而突出。在这样的二次电池中，当在低温环境下进行大电流的放电时，随着活性物质的膨胀、卷绕型电极体的热膨胀，对存在于卷绕型电极体内的电解液施加压力。另一方面，随着放电，负极活性物质层附近的电解液中所含的锂离子等起电传导作用的离子的浓度上升，该离子浓度高的电解液从卷绕型电极体的内部向外部被挤出。因此，当在低温环境下反复进行大电流的放电时，发生电极体内部的电解液的离子浓度逐渐变低的现象。于是，在电极体内部能有助于电池反应的离子变少，因此内部电阻增加,表观的电池容量变小。与此相反，在该二次电池中，在低温环境下进行大电流的充电时，也随着活性物质的膨胀、卷绕型电极体的热膨胀，对存在于卷绕型电极体内的电解液施加压力。另一方面，随着充电，负极活性物质层附近的电解液的离子浓度降低，该离子浓度低的电解液从卷绕型电极体的内部向外部被挤出。因此，当在低温环境下反复进行大电流的充电时，发生电极体内部的电解液的离子浓度逐渐变高的现象。于是，电极体内部的电解液的离子浓度超出优选的范围，所以在这种情况下同样电池反应降低，表观的电池容量变小。这样，在现有的二次电池中，存在如下问题:当在低温环境下反复进行大电流的放电时或者在低温环境下反复进行大电流的充电时，表观的电池容量变小。针对该问题，在专利文献I中，将卷绕型电极体构成为如下形态:卷绕型电极体中的、正极板的正极活性物质层、负极板的负极活性物质层以及隔板相互重叠并卷绕而成的卷绕芯部的每单位面积的电解液保持量，在轴线方向的中央部比轴线方向的一端侧及另一端侧大。具体来说，通过使正极活性物质层、负极活性物质层、隔板的空隙率在轴线方向的中央部比轴线方向的一端侧及另一端侧大，从而使卷绕型电极体的电解液保持量在轴线方向的中央部比轴线方向的一端侧及另一端侧大。另外，通过使隔板的厚度在轴线方向的中央部比轴线方向的一端侧及另一端侧大等等，从而使卷绕型电极体的电解液保持量在轴线方向的中央部比轴线方向的一端侧及另一端侧大。通过这样，能够使卷绕芯部的中央部包含比两端部多的电解液。如果保持在卷绕芯部的中央部的电解液的量多，则能够将在低温环境下反复进行了大电流的放电或充电时该中央部的电解液的离子浓度的变动抑制到很小，因此能够抑制内部电阻增加、表观的电池容量变小。专利文献1:日本特开2009 - 211956号公报
技术实现思路
然而，即使是上述的专利文献I的二次电池，在低温环境下进行了大电流的放电时，离子浓度高的电解液也会从卷绕型电极体的内部向外部被挤出。另外，在低温环境下进行了大电流的充电时，离子浓度低的电解液从卷绕型电极体的内部向外部被挤出。因此，当反复进行这样的放电或充电时，如前述那样，电极体内部的电解液的离子浓度逐渐发生变化，内部电阻增加，表观的电池容量逐渐变小。本专利技术鉴于上述现状而完成，其目的在于，提供一种能够抑制由于在低温环境下反复进行大电流的放电或充电而导致表观的电池容量变小的二次电池。另外，其目的在于，提供该二次电池的制造方法。为了解决上述问题，本专利技术的一方案是二次电池，包括:将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的隔板相互重叠并绕轴线卷绕而成的卷绕型电极体；以及包含在所述卷绕型电极体内的电解液，所述卷绕型电极体具有电解液流通抑制构件，所述电解液流通抑制构件抑制在自身的内部与沿着所述轴线的轴线方向的外部之间的所述电解液的流通。在该二次电池中，在卷绕型电极体设置有用于抑制在自身的内部与外部(轴线方向的外部)之间的电解液的流通的电解液流通抑制构件。利用这样的电解液流通抑制构件，能够抑制在低温环境下进行大电流的放电或充电时离子浓度高或者低的电解液从卷绕型电极体被挤出，因此，能够抑制由于反复进行放电或充电而导致卷绕型电极体内的电解液的离子浓度逐渐发生变化。因而，即使在低温环境下反复进行大电流的放电或充电的情况下，也能抑制内部电阻增加、表观的电池容量变小。“电解液流通抑制构件”例如能够形成在卷绕型电极体中的轴线方向一端侧的端部及轴线方向另一端侧的端部中的至少任意一方。或者，也可以如后述那样形成在卷绕型电极体中的电极体中央部(在轴线的径向存在隔板的部位)。即，能够形成在电极体中央部中的轴线方向一端侧的端部及轴线方向另一端侧的端部中的至少任意一方。另外，“电解液流通抑制构件”例如可以形成为堵住电解液能流通的整个路径的形态，另外也可以形成为堵住上述路径的一部分的形态。另外，“电解液流通抑制构件”例如如后述那样能够由包含电解液、呈凝胶状的凝胶状体来构成。另外，“电解液流通抑制构件”也可以由树脂、金属、陶瓷等形成。进而，上述的二次电池可以做成如下这样的二次电池:在将所述卷绕型电极体中的、在所述轴线的径向存在所述隔板的部位设为电极体中央部时，所述电解液流通抑制构件是一端电解液流通抑制构件和另一端电解液流通抑制构件中的至少任意一方，所述一端电解液流通抑制构件形成在所述电极体中央部中的轴线方向一端侧的端部，抑制经过此处的所述电解液的流通，所述另一端电解液流通抑制构件形成在所述电极体中央部中的轴线方向另一端侧的端部，抑制经过此处的所述电解液的流通。在该二次电池中，在卷绕型电极体中的、在轴线的径向存在隔板的电极体中央部的轴线方向一端部设置有用于抑制经过此处的电极体中央部内外之间的电解液的流通的一端电解液流通抑制构件，并且在电极体中央部的轴线方向另一端部设置有用于抑制经过此处的电极体中央部内外之间的电解液的流通的另一端电解液流通抑制构件。利用这样的一端电解液流通抑制构件和另一端电解液流通抑制构件，与例如在卷绕型电极体的两端部设置电解液流通抑制构件的情况相比，能够更有效地抑制由于反复进行放电或者充电而导致卷绕型电极体中的“电极体中央部”内的电解液的离子浓度逐渐地变化。由于“电极体中央部”包含发生电池反应的部分，所以通过有效地抑制该“电极体中央部”内的离子浓度的变化，能够更有效地抑制内部电阻增加、表观的电池容量变小。“一端电解液流通抑制构件”如前述形成在电极体中央部的轴线方向一端部。例如,能够将一端电解液流通抑制构件形成为堵住电解液能经过轴线方向一端部流通的整个路径的形态。另外，也可以将一端电解液流通抑制构件形成为堵住上述路径的一部分的形态。另外，“另一端电解液流通抑制构件”如前述形成在电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池，包括:将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的隔板相互重叠并绕轴线卷绕而成的卷绕型电极体；以及包含在所述卷绕型电极体内的电解液， 所述卷绕型电极体具有电解液流通抑制构件，所述电解液流通抑制构件抑制在自身的内部与沿着所述轴线的轴线方向的外部之间的所述电解液的流通。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于， 在将所述卷绕型电极体中的、在所述轴线的径向存在所述隔板的部位设为电极体中央部时， 所述电解液流通抑制构件是一端电解液流通抑制构件和另一端电解液流通抑制构件中的至少任意一方， 所述一端电解液流通抑制构件形成在所述电极体中央部中的轴线方向一端侧的端部，抑制经过此处的所述电解液的流通， 所述另一端电解液流通抑制构件形成在所述电极体中央部中的轴线方向另一端侧的端部，抑制经过此处的所述电解液的流通。3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于， 所述正极板，是在长条状的正极集电箔的一部分形成正极活性物质层而成，具备:正极部，呈在该正极板的长 度方向上延伸的带状，在自身的厚度方向上存在所述正极活性物质层；以及 正极集电部，位于所述正极集电箔的宽度方向的单侧的端部，呈在所述长度方向上延伸的带状，在自身的厚度方向上不存在所述正极活性物质层， 所述负极板，是在长条状的负极集电箔的一部分形成负极活性物质层而成，具备:负极部，呈在该负极板的长度方向上延伸的带状，在自身的厚度方向上存在所述负极活性物质层；以及 负极集电部，位于所述负极集电箔的宽度方向的单侧的端部，呈在所述长度方向上延伸的带状，在自身的厚度方向上不存在所述负极活性物质层， 所述卷绕型电极体具有如下的形态:从所述电极体中央部向所述轴线方向一端侧，所述正极集电部的一部分呈螺旋状而突出，并且从所述电极体中央部向所述轴线方向另一端侦牝所述负极集电部的一部分呈螺旋状而突出， 所述一端电解液流通抑制构件是第I抑制构件、第2抑制构件、第3抑制构件和第4抑制构件中的至少任意一方， 所述第I抑制构件形成在多孔构造的所述正极活性物质层中的、所述轴线方向一端侧的端部的气孔内， 所述第2抑制构件形成在所述正极集电部中的位于所述电极体中央部内的内部正极集电部、和所述隔板中的与该内部正极集电部相对向的正对向部之间， 所述第3抑制构件形成在多孔构造的所述负极活性物质层中的所述轴线方向一端侧的端部的气孔内， 所述第4抑制构件形成在所述隔板中的位于所述轴线方向一端侧且所述隔板彼此直接相对向的对向一端部彼此之间， 所述另一端电解液流通抑制构件是第5抑制构件、第6抑制构件、第7抑制构件和第8抑制构件中的至少任意一方，所述第5抑制构件形成在多孔构造的所述负极活性物质层中的所述轴线方向另一端侧的端部的气孔内， 所述第6抑制构件形成在所述负极集电部中的位于所述电极体中央部内的内部负极集电部、和所述隔板中的与该内部负极集电部相对向的负对向部之间， 所述第7抑制构件形成在多孔构造的所述正极活性物质层中的所述轴线方向另一端侧的端部的气孔内， 所述第8抑制构件形成在所述隔板中的位于所述轴线方向另一端侧且所述隔板彼此直接相对向的对向另一端部彼此之间。4.根据权利要求2或3所述的二次电池，其特征在于， 所述一端电解液流通抑制构件和所述另一端电解液流通抑制构件分别由包含所述电解液、呈凝胶状的凝胶状体构成。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的二次电池，其特征在于， 所述二次电池是被装载在车辆、作为该车辆的驱动电源来使用的车辆驱动电源用二次电池。6.一种二次电池的制造方法，所述二次电池包括:将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的隔板相互重 叠并绕轴线卷绕而成的卷绕型电极体；以及包含在所述卷绕型电极体内的电解液， 所述卷绕型电极体具有电解液流通抑制构件，所述电解液流通抑制构件抑制在自身的内部与沿着所述轴线的轴线方向的外部之间的所述电解液的流通， 所述二次电池的制造方法包括: 处理前抑制构件形成工序，形成在所述卷绕型电极体通过预定的流通抑制化处理使得经过自身的所述电解液的流通性降低的处理前电解液流通抑制构件； 电解液注液工序，在所述处理前抑制构件形成工序之后，将所述电解液经过所述处理前电解液流通抑制构件注入到所述卷绕型电极体内；以及 抑制构件形成工序，在所述电解液注液工序之后，进行所述流通抑制化处理，使所述处理前电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑田明，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：