專利名稱：鋰離子二次電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子二次電池及其制造方法，特別是具備有使用形成有多孔膜的電極的卷繞型電極群的電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
在鋰離子二次電池等電氣化學(xué)電池中，正極與負(fù)極之間設(shè)置有隔膜。該隔膜起對正極和負(fù)極進行電氣絕緣、進而保持電解溶液的作用。目前，鋰離子二次電池中，主要使用聚乙烯構(gòu)成的微多孔性薄膜作為隔膜。
此外，鋰離子二次電池中，也使用例如將正極、負(fù)極和隔膜層疊后卷繞制成的卷繞型電極群。通過將該種電極群卷成截面為橢圓形的形狀，在方形電池中也可使用。
關(guān)于這種卷繞方法，一直以來有各種提案。例如，電極較厚時，提出的提案是使用適合消除電極(開)起卷(繞)側(cè)前端部分引起的階差影響的卷芯(例如，參見專利文獻1)。
此外，為了提高高速率(high rate)特性和壽命特性，提出的提案是在正極及負(fù)極的至少一方的電極表面形成由填料和粘合劑構(gòu)成的多孔膜，以此代替以往的設(shè)置于正極和負(fù)極之間的隔膜(例如，參見專利文獻2)。
以下參照圖5說明該種電極群。
圖5的電極群50由卷芯1、負(fù)極2、正極3、和多孔膜4構(gòu)成。卷芯1由上卷芯1a和下卷芯1b構(gòu)成。負(fù)極2由負(fù)極芯材2a、和形成于負(fù)極芯材2a兩面的負(fù)極活性物質(zhì)層2b構(gòu)成。正極3也是同樣地由正極芯材3a、和形成于正極芯材3a兩面的正極活性物質(zhì)層3b構(gòu)成。多孔膜4形成于負(fù)極活性物質(zhì)層2b的表面上。
上述電極群的構(gòu)成如下。首先，露出負(fù)極2起卷側(cè)端部的芯材，將芯材的露出部分5夾在上卷芯1a和下卷芯1b中間。然后，一邊將正極3卷在負(fù)極2上，一邊將負(fù)極2和正極3卷繞在卷芯1上。
圖5的電極群中，負(fù)極與正極之間未設(shè)置有獨立的隔膜，正極與負(fù)極的至少一方的電極表面粘結(jié)有多孔膜。因此，無需另外準(zhǔn)備獨立的隔膜，可以令電極群的構(gòu)造簡單化。另外，由于多孔膜與電極形成一體，也可以防止出現(xiàn)隔膜錯位引起的正負(fù)極之間的短路。
此外，圖5所示的電極群中，也可以并用隔膜。具備有隔膜的電極群60如圖6所示。圖6中，與圖5相同的構(gòu)成要素的編號相同。
圖6的電極群60中，負(fù)極2的兩面，即各個多孔膜4上具有隔膜6。隔膜6延伸至負(fù)極2的起卷側(cè)之外。
該隔膜6的延伸部分6a被夾在上卷芯1a和下卷芯1b之間。然后，一邊將正極3卷在負(fù)極2上，一邊將負(fù)極2和正極3卷繞在卷芯1上，以此構(gòu)成電極群。
專利文獻1特開平9-35738號公報專利文獻2特開平10-106530號公報(權(quán)利要求15、圖2)發(fā)明內(nèi)容但是，圖5或圖6所示的電極群中，多孔膜與微多孔性薄膜片那樣的獨立隔膜不同，并不具備有能夠保持與電池的連接面平行方向上的強度的構(gòu)造。因此，在卷繞正極和負(fù)極、構(gòu)成電極群時，由于卷繞在最內(nèi)周附近的電極上的形變、或由于電極前端部分產(chǎn)生的階差，有時會造成多孔膜被破壞、脫落。此時，正極與負(fù)極會出現(xiàn)短路。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具備有可減少多孔膜的破損、提高電池的安全性的電極群的鋰離子二次電池及其制造方法。
本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池，它具有由下述部件構(gòu)成的電極群(1)卷芯；(2)由正極芯材及上述正極芯材上附載的正極活性物質(zhì)層所構(gòu)成的正極；(3)由負(fù)極芯材及上述負(fù)極芯材上附載的負(fù)極活性物質(zhì)層所構(gòu)成的負(fù)極；以及(4)形成于上述正極及負(fù)極的至少一方的電極上的多孔膜。這里，多孔膜由填料和粘合劑構(gòu)成，正極及負(fù)極被卷繞在卷芯上。在正極及/或負(fù)極的起卷側(cè)，設(shè)置有芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域以及連在其后面的僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域。
上述鋰離子二次電池中，較好的是，在正極和負(fù)極之間設(shè)置有隔膜。
上述鋰離子二次電池中，較好的是，在正極或負(fù)極的芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域中設(shè)有導(dǎo)線。
在上述鋰離子二次電池的電極群的起卷側(cè)，較好的是，在正極或負(fù)極的活性物質(zhì)層的前端部分所連接的卷芯的位置上設(shè)有與正極或負(fù)極厚度的至少一部分相當(dāng)?shù)碾A差。
此外，本發(fā)明是涉及包含以下工序的鋰離子二次電池的制造方法(a)在正極芯材的兩面形成正極活性物質(zhì)層、得到正極的工序；(b)在負(fù)極芯材的兩面形成負(fù)極活性物質(zhì)層、得到負(fù)極的工序；
(c)在上述正極及/或上述負(fù)極的表面形成由填料和粘合劑構(gòu)成的多孔膜的工序；以及(d)將上述正極和上述負(fù)極卷繞在卷芯上、得到電極群的工序。
這里，工序(a)及/或工序(b)包含在正極及/或負(fù)極的起卷側(cè)設(shè)置芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域以及連在其后面的僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域的工序。
較好的是，上述鋰離子二次電池的制造方法的工序(d)中，正極和負(fù)極在有隔膜夾入中間的狀態(tài)下卷繞在卷芯上。
較好的是，上述鋰離子二次電池的制造方法還包含在正極或負(fù)極的芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域焊接導(dǎo)線的工序。
較好的是，上述鋰離子二次電池的制造方法還包含在起卷側(cè)的正極或負(fù)極的活性物質(zhì)層前端部分所連接的卷芯位置上設(shè)置與正極或負(fù)極厚度的至少一部分相當(dāng)?shù)碾A差的工序。
在本發(fā)明中，由于卷繞在電極群最內(nèi)周附近的電極上的形變和由電極前端部分而產(chǎn)生的階差引起的形變得以緩和，因此，可以抑制多孔膜的破損。因而可以提高電池的安全性。


圖1為示意地顯示本發(fā)明一實施形態(tài)的鋰離子二次電池電極群10的一部分的橫截面圖。
圖2為示意地顯示本發(fā)明另一實施形態(tài)的鋰離子二次電池電極群20的一部分的橫截面圖。
圖3為示意地顯示本發(fā)明又一實施形態(tài)的鋰離子二次電池電極群30的一部分的橫截面圖。
圖4為示意地顯示本發(fā)明再一實施形態(tài)的鋰離子二次電池電極群40的一部分的橫截面圖。
圖5為示意地顯示以往的鋰離子二次電池電極群50的一部分的截面圖。
圖6為示意地顯示另一以往鋰離子二次電池電極群60的一部分的橫截面圖。
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明。
實施形態(tài)1
圖1所示為本發(fā)明一實施形態(tài)的鋰離子二次電池中具備的電極群10的一部分。
圖1的電極群10由卷芯1、帶狀負(fù)極2、帶狀正極3及多孔膜4構(gòu)成。該電極群中，起卷時的負(fù)極2和正極3的前端部分的位置是錯開的。
在本實施形態(tài)中，卷芯1采用圓柱形形態(tài)。此外，沿著圓柱的長軸，卷芯1分為上卷芯1a和下卷芯1b，上卷芯1a和下卷芯1b各自擁有半圓形的橫截面。
此外，上卷芯1a和下卷芯1b通過負(fù)極2和正極3的卷繞而被相互固定在一起。
另外，卷芯也可采用其他的形態(tài)。
負(fù)極2由負(fù)極芯材2a及形成于負(fù)極芯材2a兩面的負(fù)極活性物質(zhì)層2b所構(gòu)成。正極3由正極芯材3a及形成于正極芯材3a兩面的正極活性物質(zhì)層3b所構(gòu)成。
在負(fù)極2的負(fù)極活性物質(zhì)層2b的整個表面上，形成有由填料和粘結(jié)劑所構(gòu)成的多孔膜4。多孔膜4起將負(fù)極2和正極3絕緣的作用。
此外，多孔膜4與負(fù)極活性物質(zhì)層2b粘結(jié)，與負(fù)極2形成一體。多孔膜4也可與正極3粘結(jié)、形成一體，但由于一般負(fù)極2較正極3尺寸更大，因此，較好的是，形成于負(fù)極2之上，與負(fù)極2形成一體。另外，多孔膜4也可以形成于正極和負(fù)極雙方之上。這在下述的實施形態(tài)2～4中也是同樣的。
此外，負(fù)極2在其起卷側(cè)具備有僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域2c。同樣地，正極3也在其起卷側(cè)具備有僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域3c。在僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域2c和3c中，芯材的卷芯側(cè)(內(nèi)周側(cè))上形成有活性物質(zhì)層。另一方面，在區(qū)域2c及3c中，芯材的外周側(cè)未形成有活性物質(zhì)層，芯材是露出的。
另外，區(qū)域2c和3c中，活性物質(zhì)層也可以形成于芯材的外周側(cè)。
此外，在負(fù)極2中，比僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域2c更靠近起卷側(cè)，設(shè)置有芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域2d。
這樣，通過在電極起卷側(cè)設(shè)置僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域2c和3c，可以減少電極群最內(nèi)周側(cè)的電極的形變。
此外，由于設(shè)有區(qū)域2c和3c，負(fù)極2及/或正極3的厚度是階段性增大的。即，例如，就負(fù)極2而言，由前端部分7產(chǎn)生的階差大約是未設(shè)置區(qū)域2c的電極的一半。因此，可以進一步有效地避免負(fù)極2的前端部分附近的活性物質(zhì)層和多孔膜出現(xiàn)破損、脫落。
此外，還可以避免與負(fù)極2前端部分7重疊的外周側(cè)電極部分以及更外周側(cè)電極發(fā)生開裂、進而引起活性物質(zhì)層和多孔膜4的破損和脫落。
這在正極中也是同樣的。
在卷繞時，芯材的卷芯側(cè)所附載的活性物質(zhì)層會受到電極群最內(nèi)周側(cè)附近的電極前端部分產(chǎn)生的階差的影響較大。因此，為了不令電極卷芯側(cè)的活性物質(zhì)層和形成在它上面的多孔膜破損，在區(qū)域2c和3c中，活性物質(zhì)層形成于芯材的卷芯側(cè)較好。
此外，在僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的部分2c或3c中，在芯材的外周側(cè)面上，也可以設(shè)置由其端部逐漸增厚的活性物質(zhì)層。
另外，上述僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域既可以設(shè)置在正極和負(fù)極兩者上，也可以僅設(shè)置在正極或負(fù)極中的一方上。
此外，僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域的長度為1～5mm較好。小于1mm，則電極厚度階段性變薄，實際上只有1個厚度，其階差變大。而若該區(qū)域長度超過必要長度的話，容量會下降。
上述電極群中，負(fù)極的位置與正極的位置也可以互換。這在下述實施形態(tài)2～4中也是同樣的。
此外，在圖1的電極群中，負(fù)極2的芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域2d上，焊接有負(fù)極導(dǎo)線8。負(fù)極導(dǎo)線8的焊接位置并無特別限定。例如，在僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的部分2c中，活性物質(zhì)層附載于負(fù)極芯材的卷芯側(cè)時，如圖1所示，負(fù)極2的芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域2d與卷芯1之間會出現(xiàn)間隙9。因此，較好的是，將負(fù)極導(dǎo)線8焊接在負(fù)極芯材的卷芯側(cè)，令負(fù)極導(dǎo)線8位于間隙9內(nèi)。這樣，通過將負(fù)極導(dǎo)線8置于間隙9內(nèi)，可以消除對于電極群外周側(cè)電極的進一步階差，與負(fù)極導(dǎo)線8設(shè)置在負(fù)極芯材外周側(cè)的情況不同。由此，可以進一步減少活性物質(zhì)層和多孔膜的破損。
此外，也可以像以往那樣，將負(fù)極導(dǎo)線8置于電極群的最外周部。
另外，在僅芯材單面附載有負(fù)極活性物質(zhì)層的部分2c中，活性物質(zhì)層附載于負(fù)極芯材外周側(cè)時，負(fù)極2的芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域2d與其外周側(cè)電極之間會出現(xiàn)間隙。因此，較好的是，將負(fù)極導(dǎo)線焊接在負(fù)極芯材外周側(cè)，令負(fù)極導(dǎo)線位于該間隙內(nèi)。這樣，與上述相同，可以進一步減少活性物質(zhì)層和多孔膜的破損。
上述正極可以使用本領(lǐng)域以往公知的物質(zhì)。例如，正極由正極合劑所形成的活性物質(zhì)層及附載該活性物質(zhì)層的正極芯材構(gòu)成。正極活性物質(zhì)可舉出的例子有鈷酸鋰和鎳酸鋰等復(fù)合氧化物等。正極芯材可舉出的例子有鋁構(gòu)成的物質(zhì)等。
正極芯材的厚度為8μm～50μm較好，壓延后的正極活性物質(zhì)層的厚度最好單面為20μm～100μm。
上述負(fù)極可以使用本領(lǐng)域以往公知的物質(zhì)。例如，負(fù)極由含有負(fù)極活性物質(zhì)的活性物質(zhì)層及附載該活性物質(zhì)層的負(fù)極芯材構(gòu)成。負(fù)極活性物質(zhì)可舉出的例子有人造石墨和天然石墨等碳質(zhì)材料等。此外，負(fù)極芯材可舉出的例子有銅構(gòu)成的物質(zhì)等。
負(fù)極芯材的厚度為5μm～50μm較好，壓延后的負(fù)極活性物質(zhì)層的厚度最好單面為20μm～150μm。
多孔膜4由粘合劑和填料構(gòu)成。即使當(dāng)電極位于電極群最內(nèi)周時，多孔膜4也必須具有可以應(yīng)對形變的柔軟性。此外，為了在電池制造過程中的加熱條件下保持穩(wěn)定，還必須具有耐熱性。該種多孔膜4中，較好的是含有非結(jié)晶性且耐熱性高、具有橡膠彈性的樹脂作為粘合劑。特別是最好含有含丙烯腈單元的橡膠性狀高分子作為粘合劑。
填料在具有上述耐熱性的同時，較好的是，在鋰離子電池中為電化學(xué)穩(wěn)定的。此外，填料的材料能適應(yīng)形成多孔膜時的涂料化較好。這樣的填料最好是無機氧化物。這樣的無機氧化物可舉出的例子有氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋯等。它們既可以單獨使用，也可以2種以上組合使用。此外，填料還可使用各種樹脂微粒子。
在電極群無隔膜的情況下，上述多孔膜的厚度在20μm～30μm范圍內(nèi)較好。
接下來說明使用于本發(fā)明的鋰離子二次電池中的電極群的制造方法。
將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘合劑構(gòu)成的正極合劑附載于正極芯材的兩面，并在特定區(qū)域，僅附載于芯材單面，由此制作正極(工序(1))。這里，在從接近僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域的正極的一端至僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域的開始位置之間的區(qū)域，芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層。
舉一例說明正極的制作方法。將100重量份鈷酸鋰粉末、3重量份導(dǎo)電劑乙炔黑粉末、4重量份粘合劑聚偏二氟乙烯樹脂混合，然后將它們分散在脫水N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，制作正極合劑漿液。在正極芯材上留出兩面均不附載活性物質(zhì)層的區(qū)域，將得到的漿液涂于鋁箔構(gòu)成的正極芯材兩面，在特定區(qū)域，僅涂布芯材單面，得到正極前體。將該正極前體干燥、壓延，可以得到正極。
將負(fù)極活性物質(zhì)和粘合劑構(gòu)成的負(fù)極合劑附載于負(fù)極芯材兩面，在特定區(qū)域，僅附載于芯材單面，由此制作負(fù)極(工序(2))。在負(fù)極中，與上述相同，在從接近僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域的負(fù)極一端至僅芯材單面附載活性物質(zhì)層的區(qū)域的開始位置之間的區(qū)域，芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層。
舉一例說明負(fù)極的制作方法。將100重量份的負(fù)極活性物質(zhì)人造石墨粉末、1重量份的苯乙烯-甲基丙烯酸-丁二烯共聚物(日本ZEON株式會社生產(chǎn))以及1重量份的羧甲基纖維素混合，然后將它們分散在脫離子水中，制作成負(fù)極合劑漿液。在負(fù)極芯材上留出兩面均不附載活性物質(zhì)層的區(qū)域，將得到的漿液涂于銅箔構(gòu)成的負(fù)極芯材的兩面，在特定區(qū)域，僅涂抹芯材單面，由此得到負(fù)極前體。將該負(fù)極前體干燥、壓延，可以得到負(fù)極。
上述芯材兩面均未附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域既可以設(shè)置在正極和負(fù)極兩者之上，也可以根據(jù)將正極和負(fù)極卷繞在卷芯上的順序，設(shè)置在正極或負(fù)極中任方電極之上。
接著，在所得到的正極及/或負(fù)極的兩面，形成多孔膜(工序(3))。具體地，按以下方法可形成多孔膜。
將90重量份的平均粒徑0.4μm的氧化鋁粉末、10重量份的平均粒徑0.05μm的氧化鋁粉末混合，調(diào)制成混合氧化鋁粉末。取100重量份的該混合氧化鋁粉末，與1重量份的丙烯腈-丙烯酸酯共聚物橡膠粒子(日本ZEON株式會社生產(chǎn)的BM500B)及1重量份的聚偏二氟乙烯樹脂混合，得到混合物。然后將該混合物分散在脫水N-甲基-2-吡咯烷酮中，調(diào)制成漿液。將得到的漿液用COMMA(綜合機動增強)輥涂機涂于負(fù)極活性物質(zhì)層及/或正極活性物質(zhì)層上，令其膜厚為20μm。然后通過100℃、15分鐘左右的熱風(fēng)干燥進行烘干。通過在電極的兩面進行上述一系列的操作，可以得到具備有多孔膜的負(fù)極及/或正極。
將僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域作為起卷側(cè)，將該正極和負(fù)極卷繞在卷芯上，從而得到電極群(工序(4))。
圖1所示的電極群情況下，例如，在負(fù)極2中，芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域、僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域、以及芯材兩面均附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域依次排列。
將芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域2d用上卷芯1a和下卷芯1b夾住。然后，一邊將正極3卷在負(fù)極2上，一邊將負(fù)極2和正極3卷繞在卷芯1上。這樣，就得到芯材單面附載有活性物質(zhì)層的區(qū)域2c位于起卷側(cè)的電極群。
然后，將這樣制成的電極群插入電池筒中，注入電解液，并將電池筒的開口封閉，這樣就可以制作出例如直徑18mm、高65mm的圓筒形電池(容量2000mAh)。
上述電解溶液可選擇鋰離子二次電池中使用的溶質(zhì)和有機溶劑的組合。例如，使用環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合溶劑中溶解有鋰鹽的電解液。這樣的電解液的例子有在碳酸亞乙酯、碳酸甲·乙酯、碳酸二甲酯的體積比為1∶1∶1的混合溶劑中添加4％(重量)碳酸亞乙烯酯，再溶解六氟磷酸鋰(LiPF6)，使其濃度為1mol/L。此外，也可以使用除此以外的電解液。
實施形態(tài)2圖2所示為本發(fā)明另一實施形態(tài)的鋰離子二次電池所具備的電極群20的一部分。圖2的電極群20與圖1的電極群不同的是，在負(fù)極和正極之間有隔膜，除此以外，與圖1的電極群相同。此外，圖2中的與圖1相同的構(gòu)成要素的編號是相同的。
圖2的電極群20中，負(fù)極2夾在2個隔膜21之間。在負(fù)極2的起卷側(cè)，負(fù)極芯材2a僅延續(xù)至部分2c。
圖2的電極群中，隔膜21延伸至負(fù)極2的起卷側(cè)之外，該隔膜21的伸出部分21a被夾在上卷芯1a和下卷芯1b之間。然后，一邊將正極3卷在負(fù)極2上，一邊將負(fù)極2和正極3卷繞在卷芯1上，這樣就構(gòu)成了電極群。
在本實施形態(tài)中，由于并用了多孔膜4和獨立的隔膜6，因此與上述實施形態(tài)1相比，多孔膜4的厚度可以減薄。多孔膜4的厚度變薄的話，就可以得到具有柔軟性的多孔膜4，多孔膜變得不易破裂。因此，多孔膜4即便有形變，也可以減小多孔膜4的破損。另外，多孔膜厚的話，容易破裂。
此外，由于并用了如上所述的獨立隔膜，因此，即使多孔膜的厚度較薄，也可以使正極和負(fù)極充分絕緣。
上述隔膜可使用由聚乙烯、聚丙烯等薄片狀聚烯烴構(gòu)成的物質(zhì)。此外，上述薄片狀聚烯烴可以是單軸延伸的，也可以是雙軸延伸的，等等。
負(fù)極和正極之間設(shè)置有隔膜時，多孔膜的厚度在1～5μm范圍內(nèi)較好。多孔膜的厚度薄于1mm的話，會出現(xiàn)無法維持充分的安全性、保液性下降的情況。多孔膜的厚度厚于5mm的話，會出現(xiàn)電氣特性下降、離子透過性下降的情況。
此外，在本實施形態(tài)中，由于在負(fù)極和正極的起卷側(cè)設(shè)有芯材單面附載有活性物質(zhì)層的部分2c和3c，因此，由電極前端部產(chǎn)生的階差大約是以往的芯材兩面均附載有活性物質(zhì)層的電極的厚度一半。因此，可以進一步避免以階差為起點、比該階差更靠近電極群外周側(cè)的電極的破裂以及隨之出現(xiàn)的多孔膜4的破壞。
實施形態(tài)3圖3所示為本發(fā)明另一實施形態(tài)的鋰離子二次電池所具備的電極群30的一部分。圖3中的與圖1相同的構(gòu)成要素的編號是相同的。
圖3的電極群30中，卷芯31由上卷芯31a和下卷芯31b構(gòu)成。上卷芯31中，設(shè)置有高度相當(dāng)于負(fù)極2的芯材單面形成有活性物質(zhì)層的部分2c的厚度的至少一部分的階差部31c。
階差部31c在將帶狀負(fù)極2卷繞在卷芯上時，可以設(shè)在負(fù)極2的僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的部分2c的端部32(即，活性物質(zhì)層的開始位置)與卷芯相接的位置，并沿著該端部32所相接的卷芯部分。例如，當(dāng)負(fù)極2的端部32與卷芯曲面上的母線相接時，階差部分31c沿著該母線設(shè)置。
此外，可以通過在卷芯的部分2c的端部所相接的位置至規(guī)定位置處令卷芯凹陷，以此制作階差部31c。
在圖3的電極群中，負(fù)極活性物質(zhì)層的厚度與多孔膜的厚度之和與階差部31c的高度相等。這樣，通過在卷芯31上設(shè)置階差部31c，可以消除由負(fù)極2的端部32產(chǎn)生的階差。進而，由于僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的部分2c與3c設(shè)于電極群的最內(nèi)周側(cè)，因此，可使其緩和效果集中在電極群最內(nèi)圓附近的形變上。
此外，制作圖3所示的電極群時，預(yù)先確定芯材兩面均未形成有活性物質(zhì)層的部分2d的長度，以使負(fù)極的僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的部分的端部32出現(xiàn)在階差部31c。
實施形態(tài)4圖4所示為本發(fā)明另一實施形態(tài)的鋰離子二次電池所具備的電極群40的一部分。圖4的電極群40與圖3的電極群不同的是，在負(fù)極和正極之間有隔膜，除此以外，與圖3的電極群相同。此外，圖4中的與圖3相同的構(gòu)成要素的編號是相同的。
圖4的電極群40同上述實施形態(tài)2一樣，負(fù)極2夾在2個隔膜41之間。在負(fù)極2的起卷側(cè)，其芯材僅至部分2c。此外，隔膜41延伸至負(fù)極2的起卷側(cè)之外，隔膜41的伸出部分41a被夾在上卷芯1a和下卷芯1b之間。
在本實施形態(tài)中，也由于在負(fù)極和正極之間設(shè)置了獨立的隔膜41，因此，多孔膜的厚度可以減薄。
此外，在圖4的電極群中，負(fù)極2的部分2c(由芯材、活性物質(zhì)層、多孔膜構(gòu)成)的厚度和隔膜的厚度之和與階差部31c的高度和隔膜的厚度之和相等。
通過在電極上設(shè)置僅芯材單面附載有活性物質(zhì)層的部分，可以消除電極的前端部產(chǎn)生的階差。此外，由于僅在芯材單面附載活性物質(zhì)層的部分2c與3c設(shè)于電極群最內(nèi)周側(cè)，因此，可使其緩和效果集中在電極群最內(nèi)周附近的形變上。另外，通過在負(fù)極和正極之間設(shè)置隔膜，同上述實施形態(tài)2一樣，可以令多孔膜的厚度減薄。由此，可以降低電極群最內(nèi)周附近的多孔膜破損。
此外，同上述實施形態(tài)3一樣，階差部31c的高度最好與例如相當(dāng)于負(fù)極2的部分2c的厚度的至少一部分。
此外，制作圖4所示的電極群時，與上述實施形態(tài)3一樣，預(yù)先確定隔膜的延伸至負(fù)極2的起卷端之外的部分的長度，以使負(fù)極的部分2c的端部出現(xiàn)在階差部31c。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的的鋰離子二次電池可用作必需具備優(yōu)異安全性的便攜式機器的電源等。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子二次電池，它具有電極群，所述電極群包括(1)卷芯；(2)由正極芯材及所述正極芯材上附載的正極活性物質(zhì)層所構(gòu)成的正極；(3)由負(fù)極芯材及所述負(fù)極芯材上附載的負(fù)極活性物質(zhì)層所構(gòu)成的負(fù)極；以及(4)形成于所述正極及負(fù)極的至少一方的電極上的多孔膜，多孔膜由填料和粘合劑構(gòu)成，所述正極及所述負(fù)極被卷繞在所述卷芯上，在所述正極及/或所述負(fù)極的起卷側(cè)，設(shè)置有所述芯材的兩面均未附載所述活性物質(zhì)層的區(qū)域及連接在其后面的僅所述芯材的單側(cè)附載有所述活性物質(zhì)層的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是，所述正極和所述負(fù)極之間設(shè)置有隔膜。
3.如權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是，在所述正極或所述負(fù)極的所述芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域，設(shè)有導(dǎo)線。
4.如權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是，在起卷側(cè)，在所述正極或所述負(fù)極的活性物質(zhì)層的開始位置所相接的所述卷芯的位置上，設(shè)有與所述正極或所述負(fù)極的厚度的至少一部分相當(dāng)?shù)碾A差。
5.鋰離子二次電池的制造方法，它包含(a)在正極芯材的兩面形成正極活性物質(zhì)層、得到正極的工序；(b)在負(fù)極芯材的兩面形成負(fù)極活性物質(zhì)層、得到負(fù)極的工序；(c)在所述正極及/或所述負(fù)極的表面形成由填料和粘合劑構(gòu)成的多孔膜的工序；以及(d)將所述正極和所述負(fù)極卷繞在卷芯上、得到電極群的工序，所述工序(a)及/或工序(b)包含在所述正極及/或所述負(fù)極的起卷側(cè)設(shè)置所述芯材兩面均未附載所述活性物質(zhì)層的區(qū)域及連接在其后面的僅所述芯材的單側(cè)附載有所述活性物質(zhì)層的區(qū)域的工序。
6.如權(quán)利要求5所述的鋰離子二次電池的制造方法，其特征是，所述工序(d)中，所述正極和所述負(fù)極在有隔膜夾入中間的狀態(tài)下卷繞在所述卷芯上。
7.如權(quán)利要求5所述的鋰離子二次電池的制造方法，其特征是，它還包含在所述正極或所述負(fù)極的所述芯材兩面均未附載活性物質(zhì)層的區(qū)域上焊接導(dǎo)線的工序。
8.如權(quán)利要求5所述的鋰離子二次電池的制造方法，其特征是，它還包含在起卷側(cè)，在所述正極或所述負(fù)極的活性物質(zhì)層的開始位置所相接的所述卷芯位置上設(shè)置與所述正極或所述負(fù)極的厚度的至少一部分相當(dāng)?shù)碾A差的工序。
全文摘要
本發(fā)明的鋰離子二次電池具有電極群，上述電極群包括(1)卷芯、(2)由正極芯材及上述正極芯材上附載的正極活性物質(zhì)層所構(gòu)成的正極、(3)由負(fù)極芯材及上述負(fù)極芯材上附載的負(fù)極活性物質(zhì)層所構(gòu)成的負(fù)極、以及(4)形成于上述正極及上述負(fù)極的至少一方的電極上的多孔膜。這里，多孔膜由填料和粘合劑構(gòu)成，正極及負(fù)極卷繞在卷芯上。在正極及/或負(fù)極的起卷側(cè)，設(shè)置有活性物質(zhì)層僅附載在芯材單面的區(qū)域，并比在活性物質(zhì)層僅附載在芯材單面的區(qū)域更靠近起卷側(cè)處，設(shè)置有芯材的兩面均未附載活性物質(zhì)層的部分。通過電極群的此種構(gòu)造，可以降低多孔膜的破損，提高其安全性。
文檔編號H01M4/02GK1879249SQ20048003294
公開日2006年12月13日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者林徹也, 大畠積 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社