專利名稱：：鋰二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋰二次電池，尤其涉及這樣的鋰二次電池，其中，正極和負極隔著隔離物巻繞，該正極在沿長度方向的一側(cè)具有形成為梳狀的正極引線片，該負極在沿長度方向的一側(cè)具有形成為梳狀的負極引線片，正負極引線片彼此沿上下方向的相反側(cè)導出，正負極引線片的前端部分別接合到環(huán)狀的正負極集電部件的外周面上。
背景技術(shù)：
：以往在家電制品中通常使用密閉型電池，最近密閉型電池中尤其是鋰電池已被大量使用。另外，由于鋰電池能量密度高，所以將鋰電池作為純電動汽車(PEV)和混合動力型電動汽車(HEV)的車載電源的開發(fā)也在進行中。為了確保電動機開始驅(qū)動時的大電流方文電，PEV、HEV用的鋰電池采用可抑制電池(內(nèi)部)電阻的結(jié)構(gòu)。具有這樣的結(jié)構(gòu)的電池具有電極組，在該電極組中，正極和負極隔著隔離物巻繞，該正極在沿長度方向的一側(cè)具有形成為梳狀的正極引線片，該負極在沿長度方向的一側(cè)具有形成為梳狀的負極引線片，正負極引線片彼此沿上下方向的相反側(cè)導出，正極引線片的前端部用例如超聲波焊接接合到匯集正極電位的環(huán)狀的正極集電部件的外周面上，負極引線片的前端部用例如超聲波焊接接合到收集負極電位的環(huán)狀的負極集電部件的外周面上。正負極引線片的厚度一般為幾十nm左右，正負極集電部件相對于電極組彼此的相反側(cè)的端面相對置地配置。然后，把電極組在電解液中浸潤，把電極組和正負極集電部件收存在有底的電池罐內(nèi)，隔著電絕緣性的密封墊用電池蓋把電池罐封口，由此構(gòu)成電池(例如，參照專利文獻l,圖1)。200910202840.5說明書第2/10頁另外，在有些PEV、HEV用的鋰電池中，為了防止與電池罐接觸而造成內(nèi)部短路，在電極組的整個周面上實施絕緣覆蓋。該絕緣覆蓋不僅限于電極組，而是延伸到正極集電部件的周部。作為這樣的絕緣覆蓋，例如，能夠使用在聚酰亞胺性的基材的一面上涂敷了六甲基丙烯酸酯(hexamethacrylate)的粘接劑而得到的粘接帶(例如，參照專利文獻1，第0025段)。從電極組的外周部分導出的正極引線片，由于以朝著電極組中心被稍微拉伸的狀態(tài)其前端部被分別接合到正極集電部件上，所以雖然在電池作為車輛用電源而裝在車上時，可能在振動時被切斷，但通過上述的絕緣覆蓋能夠防止引線片與電池罐之間的內(nèi)部短路。<專利文獻1>日本特開2004-172035號/>才艮
發(fā)明內(nèi)容(發(fā)明要解決的問題)但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，絕緣覆蓋的前端部因電池長年使用的影響(例如，前端部的松弛、振動)而與厚度薄的正極引線片接觸，可能會對正極引線片造成損傷。另外，把電池裝在車上時，從密封墊向電極組方向延伸的裙部的前端部也振動，還可能會使裙部的前端部與正極引線片接觸而切斷正極引線片。如果正極引線片被切斷，則會引發(fā)電池的內(nèi)部電阻增大，大電流放電性能降低的問題。本發(fā)明正是考慮上述情況而提出的，其目的在于提供即使有振動也不會降低大電流放電性能、防止內(nèi)部短路、針對長年使用的可靠性高的鋰二次電池。(用來解決問題的手段)為了解決上述問題，本發(fā)明是一種鋰二次電池，包括電極組，在該電極組中，正極和負極夾著隔離物巻繞，該正極在沿長度方向的一側(cè)具有形成為梳狀的正極引線片，該負極在沿長度方向的一側(cè)具有形成為梳狀的負極引線片，上述正負極引線片彼此沿上下方向的相反側(cè)導出；環(huán)狀的正極集電部件，與上述電極組的端面相對置地配置，且上述正極引線片的前端部接合到外周面上，對上述正極的電位進行匯集；環(huán)狀的負極集電部件，在上述電極組的與上述正極集電部件相對置的端面的相反側(cè)的端面相對置地配置，且上述負極引線片的前端部接合到外周面上，對上述負極的電位進行匯集；有底的電池罐，收存上述電極組和上述正、負極集電部件；電池蓋，隔著密封墊把上述電池罐封口；以及絕緣體，從上迷正、負極集電部件中的在上述電極組和上述電池蓋之間配置的某一個集電部件的至少外周面直到上述電極組的上部覆蓋與上述某一個集電部件接合的引線片。在本發(fā)明中，也可以是，絕緣體從某一個集電部件的外周部分上端面直到電極組的上部覆蓋與某一個集電部件接合的引線片。另外，也可以是，密封墊具有向配置電極組的方向延伸的裙部，絕緣體以防止上述裙部和與某一個集電部件接合的引線片的接觸的方式進行覆蓋。這時，優(yōu)選地，絕緣體配置在比裙部更靠近與某一個集電部件接合的引線片中的從電極組的外周部分導出的引線片的位置上。另外，在本發(fā)明中，也可以是，絕緣體在某一個集電部件和電極組的端面之間呈錐形地增大直徑，而從上部側(cè)覆蓋與某一個集電部件接合的引線片。而且，優(yōu)選地，絕緣體的上部內(nèi)周面與某一個集電部件的外周部分上端面和外周面抵接，下部內(nèi)周面與電極組的外周面上部抵接，中央部分覆蓋與某一個集電部件接合的引線片。這時，希望絕緣體的中央部分向下部側(cè)增大直徑而成為錐形。而且，在本發(fā)明中，優(yōu)選地，某一個集電部件被嵌合固定在作為電極組的巻繞中心的軸芯的上端部。作為絕緣體，能夠選擇例如絕緣帶、絕緣材料的成型品、絕緣性涂膜中的任意一種。(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明，即使對鋰二次電池施加振動，絕緣體也會阻礙密封墊與正極引線片的直接接觸，防止正極引線片的切斷，所以能夠獲得不會降低大電流放電性能、防止內(nèi)部短路、確保針對長年使用的可靠性的效果。圖l是本發(fā)明可適用的實施方式的鋰離子二次電池的剖視圖。圖2是絕緣體的說明圖，(A)是實施方式的鋰離子二次電池的上部剖視圖，(B)是安裝連接板、支撐部件和電池蓋之前的狀態(tài)的實施方式的鋰離子二次電池的平面圖。圖3是本發(fā)明可適用的另一實施方式的鋰離子二次電池的安裝連接板、支撐部件和電池蓋之前的狀態(tài)的平面圖。(附圖標記說明)1、軸芯；2、正極引線片；3、負極引線片；5、負極集電環(huán)(負極集電部件)；6、電極組；7、電池罐；10、絕緣體；11、正極集電環(huán)(正極集電部件)；13、電池蓋；15、密封墊；20、鋰離子二次電池(鋰二次電池)。具體實施例方式下面，參照在HEV用的圓柱狀鋰離子二次電池中適用本發(fā)明的實施方式。(構(gòu)成)如圖1所示，本實施方式的鋰離子二次電池20具有實施了鍍鎳處理的鋼制有底圓筒狀的電池罐7。在電池罐7內(nèi)收存有電極組6，該電極組6在聚丙烯制中空圓筒狀的軸芯1上隔著隔離物配置有帶狀的正極板和負極板。在本例中，為了制作正極板，首先，向作為正極活性物質(zhì)的鋰錳復合氧化物粉末卯重量份，添加5重量份的作為導電材料的碳粉末、5重量份的作為粘結(jié)劑的聚偏氟乙烯(PVDF)，對其添加分散溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)并混合，制成漿液。把該漿液均勻地涂敷在厚度20pm的鋁箔(正極集電體)的兩面上并干燥后，加壓而一體化。另外，在沿鋁箔的長度方向的一側(cè)形成未涂敷漿液的部分，把未涂敷部分切割成梳狀，形成了切割殘留部分作為正極引線片2。在上述的鋰錳復合氧化物中，可以使用錳酸鋰(LiMn204)或用其它金屬元素置換或摻雜LiMn204的鋰位置或錳位置而得到的例如化學式Li1+xMyMn2.x.y04(M是Li、Co、Ni、Fe、Cu、Al、Cr、Mg、Zn、V、Ga、B、F)或?qū)訝钕靛i酸鋰UMuxMlxC^(M是Li、Co、Ni、Fe、Cu、Al、Cr、Mg、Zn、V、Ga、B、F中的一種以上的金屬元素)。另一方面，對于負極板，向作為負極活性物質(zhì)的非晶態(tài)碳或晶態(tài)碳粉末90重量份，添加10重量份的作為粘結(jié)劑的PVDF，對其添加分散溶劑NMP并混合，制成漿液。把該漿液涂敷在厚度lOpm的壓延銅箔(負極集電體)的兩面上并干燥后，加壓而一體化。另外，在沿壓延銅箔的長度方向的一側(cè)形成未涂敷漿液的部分，把未涂敷部分切割成梳狀，形成了切割殘留部分作為負極引線片3。以兩極板不直接接觸的方式使正極板和負極板隔著多孔性聚乙烯制隔離物以軸芯1為中心巻繞成剖面為渦旋狀，構(gòu)成電極組6。上述的正極引線片2和負極引線片3分別配置在電極組6的彼此相反側(cè)，從隔離物的端部伸出預定長度(例如4mm)。通過調(diào)整正極板、負極板、隔離物的長度把電極組6設(shè)定成預定的內(nèi)徑和預定的外徑。另夕卜，為了防止巻繞松開，通過貼附粘接帶來固定電極組6的巻繞端部。另外，在電極組6的整個外周上進行用來確保與電池罐7的內(nèi)周面絕緣的絕緣覆蓋。絕緣覆蓋能夠使用例如粘接帶。在電極組6的下側(cè)配置用來對來自負極板的電位進行匯集的銅制負極集電環(huán)5。在負極集電環(huán)5的內(nèi)周面上固定軸芯1的下端部外周面。用超聲波焊接把從負極板導出的負極引線片3的前端部接合到負極集電環(huán)5的外周面上。在負極集電環(huán)5的下部配置用來電氣導通的銅制負極引線板8，負極引線板8通過電阻焊接被接合到兼作負極外部端子的電池罐7的內(nèi)底部上。另一方面，在電極組6的上側(cè)，在軸芯1的大致延長線上配置用來對來自正極板的電位進行匯集的鋁制正極集電環(huán)11，正極集電環(huán)11被嵌合固定在軸芯1的上端部。用超聲波焊接把從正極板導出的正極引線片2的前端部接合到從正極集電環(huán)11的周圍一體地伸出的锝部周緣(外周面)上。如圖2(A)所示，在正極集電環(huán)11的上方配置兼作正極外部端子的電池蓋13。電池蓋13由鐵制的施加了鍍鎳處理的圓板狀上蓋帽和隨著電池內(nèi)壓上升而向上蓋帽側(cè)反轉(zhuǎn)的膜片(diaphragm)構(gòu)成。上蓋帽在圓板的中央具有向上方突起的圓筒狀突起，在突起的中央部分形成開口。另外，上蓋帽的周緣部分與膜片的周緣部分結(jié)合在一起。膜片由鋁合金制成，具有在下方形成了底部的皿狀形狀。皿狀的底部是平面狀，且形成了膜片的中央部分。在膜片的中央部分和周緣部分之間形成厚度減薄，從而如果電池內(nèi)壓達到預定壓力就開裂的開裂槽(未圖示)。膜片的中央部分的底面通過電阻焊接而具有預定強度地電氣、機械接合到鋁合金制的連接板14的在中央向上突出的平面部分上。另外，在膜片的中央部分的底部側(cè)和連接板14的周緣部分之間隔著支撐膜片的支撐部件。支撐部件由鋁合金制成，在中央形成貫通孔穴，具有沿著膜片的扁平環(huán)形形狀(皿狀的中央部被挖空的形狀)。支撐部件的外周部分被卡扣而固定到在正極集電環(huán)11和電池蓋13之間配置的斷面呈大致T字形狀的樹脂制絕緣環(huán)上。如果在電池異常時電池內(nèi)壓到達預定壓力，膜片反轉(zhuǎn)、連接板14破斷，電流被切斷，而且由于膜片的反轉(zhuǎn)動作壓力被設(shè)定成比大氣壓大的值，所以一旦膜片反轉(zhuǎn)，在大氣壓下膜片無法恢復到原來的形狀，連接板14無法再與膜片電氣接觸。如果電池內(nèi)壓進一步增高，則膜片上形成的開裂槽開裂，通過在電池蓋13的上蓋帽上形成的開口排出電池內(nèi)部的氣體。因此能夠確保電池異常時的安全性。帶狀的鋁箔層疊而成的兩個正極引線板12中的一個正極引線板的一側(cè)接合在正極集電環(huán)11的上表面上。正極引線板12中的另一個正極引線板的一側(cè)接合在連接板14的底面上。另外，兩個正極引線板12的另一端也相互接合起來。電池蓋13隔著由絕緣性和耐熱性的EPDM樹脂制的密封墊15緊固到電池罐7的上部。由此，鋰離子二次電池20的內(nèi)部被密封(封口)。另外，向電池罐7內(nèi)注入可以浸潤整個電極組6的非水電解液(未圖示)。非水電解液能夠使用例如在碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶劑中以1摩爾/升溶解作為鋰鹽的六氟磷酸鋰(LiPF6)得到的溶液。另外，鋰離子二次電池20的額定容量為14Ah。下面，說明本實施方式的鋰離子二次電池20的特征構(gòu)成。如圖2(A)、(B)所示，用絕緣體IO覆蓋從電極組6導出且前端部接合到正極集電環(huán)11的外周面上的正極引線片2。絕緣體10形成為在上部、中央部分、下部具有不同的直徑。絕緣體10的上部與正極集電環(huán)11的外周面抵接且覆蓋正極集電環(huán)11。而且，在圖2的例子中，也與正極集電環(huán)11的外周部分上表面抵接。另外，絕緣體10的中央部分向下方直徑增大而成為錐形，從上部側(cè)覆蓋正極引線片2，下部與電極組6的外周面上部抵接。相對于密封墊15的向電極組6側(cè)延伸的裙部的下端，絕緣體10配置在更靠近各正極引線片2中的從電極組6的外周部分導出的正極引線片2側(cè)的位置上。因此，在從正極集電環(huán)11的外周部分上端面直到電極組6的上部，用絕緣體IO覆蓋正極引線片2，以避免正極引線片2與密封墊15的裙部的接觸。作為絕緣體10的實施方式，例如，可以用絕緣帶、絕緣材料的成型品、絕緣性涂膜。作為絕緣帶能夠使用，例如，在聚酰亞胺性的基材的一面上涂敷了六甲基丙烯酸酯(hexamethacrylate)的粘接劑而得到的絕緣性的粘接帶，但并不僅限于此。使用粘接帶時，把絕緣體10IO和至少各正極引線片2中的從電極組6的外周部分導出的正極引線片2的全部或一部分用粘接劑粘接。絕緣材料的成型品的材料可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等的高分子樹脂，但只要是電氣絕緣性樹脂，就對此沒有限制。另外，在使用絕緣性涂膜時，只要是能形成在粘接劑固化的狀態(tài)下表現(xiàn)出絕緣性的涂膜即可，如圖3所示，粘接劑的涂敷位置也可以僅是被導出的各正極引線片2的上表面。(作用等)下面，說明本實施方式的鋰離子二次電池20的作用等。本實施方式的鋰離子二次電池20具有在從正極集電環(huán)11的外周部分上端面直到電極組6的上部覆蓋正極引線片2的絕緣體10。因此，即使對在HEV汽車上裝載的鋰離子二次電池20施加振動，絕緣體10也會阻礙密封墊15(的裙部)與正極引線片2的直接接觸，防止正極引線片2的切斷，并且，由于即使假定正極引線片2(例如從電極組6的外周部分導出的正極引線片2)被切斷，正極引線片2也是被絕緣體10覆蓋的，所以能夠防止與具有負極性的電池罐7的接觸造成的內(nèi)部短路。因此，如果使用鋰離子二次電池20，則能夠不會降低大電流放電性能、防止內(nèi)部短路、確保針對長年使用的可靠性。另外，本實施方式中示出了在電極組6的上部配置正極集電環(huán)11，從電極組6的上側(cè)導出正極引線片2，以電池蓋13為正極性，在電極組6的下部配置負極集電環(huán)5，從電極組6的下側(cè)導出負極引線片3，以電池罐7為負極性的例子，但本發(fā)明并不僅限于此，也可以是在電極組的上部配置負極集電環(huán)，從電極組的上側(cè)導出負極引線片，以電池蓋為負極性，在電極組的下部配置正極集電環(huán)，從電極組的下側(cè)導出正極引線片，以電池罐為正極性。另外，本實施方式中示出了在從正極集電環(huán)11的外周部分上端面直到電極組6的上部，絕緣體10覆蓋正極引線片2的例子，但本發(fā)明并不僅限于此，也可以是從正極集電環(huán)11的外周面直到電極組6的上部覆蓋正極引線片2。特定的材料，但本發(fā)明并不僅限于此，而且電池蓋、連接板和它們的結(jié)構(gòu)也都可以使用除例示以外的方式，這是毋庸置疑的。(實施例)下面，說明根據(jù)上述實施方式制作的實施例的鋰離子二次電池。另外，還一并記載了為了比較而制作的比較例的鋰離子二次電池。(實施例的電池)在實施例1中，用絕緣帶作為絕緣體10而制作了鋰離子二次電池20(參照圖2(A)、(B))。在實施例2中，用絕緣性涂膜作為絕緣體10而制作了鋰離子二次電池20(參照圖3)。另外，絕緣性涂膜是通過在正極引線片2的上表面上均勻地涂敷粘接劑并固化而得到的。在實施例3中，用絕緣材料的成型品作為絕緣體10而制作了鋰離子二次電池20。另外，絕緣材料的成型品的材質(zhì)是PP。(比較例的電池)在比較例中，制作了沒有絕緣體10的鋰離子二次電池。除此之外與上述實施方式的電池相同。(試驗)把上述制成的實施例1~實施例3和比較例的電池，以6A-4.2V的恒壓恒流充電兩個小時后，可以在15分鐘內(nèi)控制-40。C80。C的溫度變化的恒溫層內(nèi)^殳置振動試驗機，一邊在-40。C80。C下改變周圍溫度一邊在-40。C和80。C下保持2個小時，在上下、前后、左右各方向上以10~55HzIOG，5560Hz、[10—30G，60200Hz30Gj的頻率往復進行10分鐘的對數(shù)掃描(logsweep)，進行50小時的熱沖擊振動復合試驗。測定振動試驗前和振動試驗后的電壓，根據(jù)電壓變化進行電池中的內(nèi)部短路的查驗，在電壓測定后進行了拆解查驗。其結(jié)果示于下表l中。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如表1所示，在具有以往的結(jié)構(gòu)的比較例的電池中，在正極引線片2和負極性的電池罐7之間發(fā)生微小短路，與試驗前比較電壓下降了0.450V。進行拆解查驗時，在正極引線片2的與電池罐7抵接的位置發(fā)現(xiàn)了黑色的短路痕跡，從電極組6的最外周部分導出的正極引線片2已熔斷。與此相對，實施例1實施例3的電池的試驗后的電壓變化很小，為0.035V0.046V，即使在拆解后進行觀察也沒有看到從電極組6的最外周部分導出的正極引線片2的熔斷。(產(chǎn)生上的可利用性)由于本發(fā)明提供即使有振動也不會降低大電流放電性能、防止內(nèi)部短路、針對長年使用的可靠性高的鋰二次電池，所以有利于鋰二次電池的制造和銷售，具有產(chǎn)業(yè)上的可利用性。權(quán)利要求1.一種鋰二次電池，包括電極組，在該電極組中，正極和負極隔著隔離物卷繞，該正極在沿長度方向的一側(cè)具有形成為梳狀的正極引線片，該負極在沿長度方向的一側(cè)具有形成為梳狀的負極引線片，上述正、負極引線片彼此向上下方向的相反側(cè)導出；環(huán)狀的正極集電部件，與上述電極組的端面相對置地配置，且上述正極引線片的前端部接合到外周面上，對上述正極的電位進行匯集；環(huán)狀的負極集電部件，在上述電極組的與上述正極集電部件相對置的端面的相反側(cè)的端面相對置地配置，且上述負極引線片的前端部接合到外周面上，對上述負極的電位進行匯集；有底的電池罐，收存有上述電極組和上述正、負極集電部件；電池蓋，隔著密封墊把上述電池罐封口；以及絕緣體，從上述正、負極集電部件中的在上述電極組和上述電池蓋之間配置的某一個集電部件的至少外周面直到上述電極組的上部，覆蓋與上述某一個集電部件接合的引線片。2.如權(quán)利要求l所述的鋰二次電池，其特征在于上述絕緣體從上述某一個集電部件的外周部分上端面直到上述電極組的上部覆蓋與上述某一個集電部件接合的引線片。3.如權(quán)利要求l所述的鋰二次電池，其特征在于上述密封墊具有向配置上述電極組的方向延伸的裙部，上述絕緣體以防止上述裙部和與上述某一個集電部件接合的引線片接觸的方式進行覆蓋04.如權(quán)利要求3所述的鋰二次電池，其特征在于上述絕緣體配置在比上述裙部更靠近與上述某一個集電部件接合的引線片中的從上述電極組的外周部分導出的引線片的位置上。5.如權(quán)利要求l所述的鋰二次電池，其特征在于上述絕緣體在上述某一個集電部件和上述電極組的端面之間直徑增大而成為錐形，并從上部側(cè)覆蓋與上述某一個集電部件接合的引線片。6.如權(quán)利要求l所述的鋰二次電池，其特征在于在上述絕緣體中，上部內(nèi)周面與上述某一個集電部件的外周部分上端面和外周面抵接，下部內(nèi)周面與上述電極組的外周面上部抵接，中央部分覆蓋與上述某一個集電部件接合的引線片。7.如權(quán)利要求6所述的鋰二次電池，其特征在于上述絕緣體的上述中央部分向上述下部側(cè)增大直徑而成為錐形。8.如權(quán)利要求l所述的鋰二次電池，其特征在于上述某一個集電部件被嵌合固定在作為上述電極組的巻繞中心的軸芯的上端部。9.如權(quán)利要求l所述的鋰二次電池，其特征在于上述絕緣體是絕緣帶、絕緣材料的成型品、和絕緣性涂膜中的任意一種。全文摘要提供一種即使有振動也不會降低大電流放電性能、防止內(nèi)部短路、針對長年使用的可靠性高的鋰二次電池。鋰離子二次電池(20)具有電極組(6)，其中，正極和負極隔著隔離物卷繞，該正極在沿長度方向的一側(cè)具有形成梳狀的正極引線片(2)，該負極在沿長度方向的一側(cè)具有形成梳狀的負極引線片(3)，正負極引線片彼此向上下方向的相反側(cè)導出。正極引線片的前端部接合到正極集電環(huán)(11)的外周面上，負極引線片的前端部接合到負極集電環(huán)的外周面上。還具有從正極集電環(huán)(11)的外周部分上端面直到電極組(6)的上部，覆蓋正極引線片(2)的絕緣體(10)。絕緣體(10)阻礙密封墊與正極引線片的直接接觸，能防止正極引線片(2)的切斷。文檔編號H01M10/40GK101599555SQ200910202840公開日2009年12月9日申請日期2009年5月26日優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日發(fā)明者三谷貴之,鈴木克典申請人:日立車輛能源株式會社