專利名稱：非水電解質(zhì)二次電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非水電解質(zhì)二次電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
非水電解質(zhì)二次電池如果重復(fù)充放電循環(huán)的話，則正極及負(fù)極隔著隔膜卷繞而成 的電極組有時(shí)會(huì)產(chǎn)生翹曲(buckling)。S卩，由于負(fù)極活性物質(zhì)在充電時(shí)膨脹，因此負(fù)極產(chǎn)生 伸長(zhǎng)應(yīng)力。當(dāng)正極無(wú)法追隨負(fù)極活性物質(zhì)的膨脹所致的負(fù)極的伸長(zhǎng)時(shí)，僅有負(fù)極伸長(zhǎng)，正極 與負(fù)極之間產(chǎn)生相位的偏差。其結(jié)果是，電極組變成凹凸形狀，電極組發(fā)生翹曲。特別是當(dāng) 負(fù)極活性物質(zhì)使用硅等高容量材料時(shí)，伴隨著充放電的膨脹收縮較大，因此電極組變得容 易產(chǎn)生翹曲。如果電極組發(fā)生翹曲的話，則正極與負(fù)極之間的距離產(chǎn)生不均勻。正極與負(fù)極的 距離較遠(yuǎn)的部分在充電時(shí)的過(guò)電壓變高而難以被充電，正極與負(fù)極的距離接近的部分的過(guò) 電壓變低而易于被充電。即，電極組中產(chǎn)生難以被充電的部分和易于被充電的部分(即產(chǎn) 生充放電不均)。其結(jié)果是，每次重復(fù)充放電循環(huán)，都產(chǎn)生電池容量的下降。進(jìn)而，如果產(chǎn)生充放電不均的話，則局部地產(chǎn)生充電電量多的地方(即易于被充 電的地方)，在與這部分對(duì)應(yīng)的負(fù)極表面，局部地析出金屬鋰。這種情況下，如果電池溫度上 升的話，則析出的金屬鋰與非水電解質(zhì)有時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)。即，充放電循環(huán)后的電池的熱穩(wěn)定 性有時(shí)會(huì)下降。為了解決這種問(wèn)題，在專利文獻(xiàn)1中記載了如下技術(shù)通過(guò)在表面進(jìn)行了粗糙化 的集電體上用濺射法形成硅等的薄膜，從而形成以柱狀分離的活性物質(zhì)薄膜。由此，由于 在活性物質(zhì)薄膜中形成有空隙，因此能夠吸收伴隨著活性物質(zhì)薄膜的膨脹收縮而產(chǎn)生的應(yīng) 力。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載了使用具有規(guī)定的抗拉強(qiáng)度或彈性模量的材料作為負(fù) 極集電體的技術(shù)。由此，即使受到伴隨著活性物質(zhì)的膨脹收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，也能夠抑制集 電體發(fā)生變形?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-313319號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-007305號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開平5_1擬692號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開平7-105970號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題然而，在是將卷繞成扁平狀的電極組收納于方形電池殼中而成的電池的情況下， 即使對(duì)上述那樣的負(fù)極活性物質(zhì)或負(fù)極集電體設(shè)置緩和應(yīng)力的功能，在電極組的長(zhǎng)度方向的平坦部有時(shí)也無(wú)法避免翹曲的發(fā)生?？梢哉J(rèn)為這是由于位于電極組的長(zhǎng)度方向兩側(cè)的彎 曲部以束緊的狀態(tài)受到電池殼的約束，因此無(wú)法遍及電極組的全長(zhǎng)來(lái)緩和應(yīng)力，其結(jié)果是， 位于彎曲部之間的平坦部發(fā)生翹曲。本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而進(jìn)行的，目的在于提供一種充放電循環(huán)優(yōu)異的非水電 解質(zhì)二次電池及其制造方法，所述非水電解質(zhì)二次電池具備卷繞成扁平狀的電極組，能夠 抑制伴隨著負(fù)極活性物質(zhì)的膨脹收縮而發(fā)生的電極組的翹曲。用于解決課題的手段本發(fā)明的特征在于，作為構(gòu)成卷繞成扁平狀的電極組的正極，采用具備伸長(zhǎng)率為 時(shí)的抗拉強(qiáng)度為15N/cm以下、且斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率為3%以上的特性的正極，并且，在以
電極組的長(zhǎng)徑方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、正極的斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率為α?xí)r，按照電極組的長(zhǎng)徑方向端 部與方形電池殼的短邊側(cè)的內(nèi)側(cè)面的間隙S滿足1/8(LX α)的方式，將扁平狀的電極 組收納在方形電池殼中。通過(guò)采用這種構(gòu)成，即使在重復(fù)充放電循環(huán)的情況下，也能夠抑制電極組發(fā)生翹 曲，并且能夠抑制伴隨著極板的伸長(zhǎng)而產(chǎn)生的電池殼的變形。在某個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，具備上述特性的正極可以通過(guò)將在其表面形成有正極 活性物質(zhì)層的正極集電板壓延后、在規(guī)定的溫度下進(jìn)行熱處理而獲得。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在具備卷繞成扁平狀的電極組的非水電解質(zhì)二次電池中，即使在重 復(fù)充放電循環(huán)的情況下，也能夠抑制電極組發(fā)生翹曲，并且能夠抑制伴隨著極板的伸長(zhǎng)而 產(chǎn)生的電池殼的變形。由此，能夠提供具有優(yōu)異的充放電循環(huán)特性的非水電解質(zhì)二次電池。


圖1是示意性表示本發(fā)明的一實(shí)施方式中的非水電解質(zhì)二次電池的構(gòu)成的局部 切口立體圖。圖2是表示電極組被收納在方形電池殼中的狀態(tài)的截面圖。
具體實(shí)施例方式以往，抑制伴隨著負(fù)極活性物質(zhì)的膨脹收縮而產(chǎn)生的電極組的翹曲的對(duì)策是專門 針對(duì)負(fù)極側(cè)而進(jìn)行的，與此相對(duì)，本申請(qǐng)發(fā)明人等著眼于正極側(cè)，研究了其與電極組發(fā)生翹 曲的關(guān)系。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將正極的伸長(zhǎng)率為時(shí)的正極的抗拉強(qiáng)度設(shè)定在15N/cm以 下，能夠抑制電極組發(fā)生翹曲。本申請(qǐng)人基于上述認(rèn)識(shí)，在日本特愿2008-095232號(hào)的申請(qǐng) 說(shuō)明書中公開了如下方法通過(guò)將正極的伸長(zhǎng)率為時(shí)的正極的抗拉強(qiáng)度設(shè)定在15N/cm 以下，從而抑制電極組發(fā)生翹曲。表1是表示上述申請(qǐng)說(shuō)明書中記載的、正極的伸長(zhǎng)率為時(shí)的正極的抗拉強(qiáng)度 (以下簡(jiǎn)稱為“抗拉強(qiáng)度”)與充放電循環(huán)后的方形電池殼的徑向的膨起之間的關(guān)系的表。 這里，正極的抗拉強(qiáng)度例如可以通過(guò)調(diào)整正極集電體的厚度、或者對(duì)正極實(shí)施規(guī)定的熱處 理來(lái)進(jìn)行控制(表1中，通過(guò)改變壓延后的正極的熱處理溫度、時(shí)間，從而來(lái)控制正極的抗 拉強(qiáng)度)。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種非水電解質(zhì)二次電池，其是將正極板及負(fù)極板隔著隔膜卷繞成扁平狀而成的電 極組收納在方形電池殼中而得到的非水電解質(zhì)二次電池，所述正極在正極集電體上形成有正極活性物質(zhì)層， 所述負(fù)極在負(fù)極集電體上形成有負(fù)極活性物質(zhì)層，所述正極的伸長(zhǎng)率為時(shí)的該正極的抗拉強(qiáng)度為15N/cm以下，并且所述正極的斷裂 時(shí)的伸長(zhǎng)率為3%以上，以所述電極組的長(zhǎng)徑方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、以所述正極的斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率為α?xí)r，所述電 極組的長(zhǎng)徑方向端部與所述方形電池殼的短邊側(cè)的內(nèi)側(cè)面的間隙S滿足以下的式子 S ≥ 1/8 (LX α )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，以所述電極組的長(zhǎng)徑方向的長(zhǎng) 度為L(zhǎng)、以所述正極的斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率為α?xí)r，所述電極組的長(zhǎng)徑方向端部與所述方形電 池殼的短邊側(cè)的內(nèi)側(cè)面的間隙S滿足以下的式子S ≥ 1/4 (LX α )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述負(fù)極活性物質(zhì)層含有負(fù)極 活性物質(zhì)，該負(fù)極活性物質(zhì)由硅或含有硅的材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述正極集電體由含有1.2 1. 7重量％的鐵原子且以鋁為主要成分的材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述正極板是將其表面形成有 所述正極活性物質(zhì)層的所述正極集電板壓延后，在規(guī)定的溫度下進(jìn)行熱處理而得到的。
6.一種非水電解質(zhì)二次電池的制造方法，其包括以下工序 工序(a)，準(zhǔn)備在正極集電體上形成有正極活性物質(zhì)層的正極； 工序(b)，準(zhǔn)備在負(fù)極集電體上形成有負(fù)極活性物質(zhì)層的負(fù)極； 工序(c)，將所述正極壓延后，將該正極在規(guī)定的溫度下進(jìn)行熱處理；工序(d)，在所述工序(c)之后，將所述正極及所述負(fù)極隔著隔膜卷繞成扁平狀，從而 形成電極組；工序(e)，將所述電極組收納在方形電池殼中，在所述工序(c)中，所述正極被設(shè)定為，當(dāng)所述正極的伸長(zhǎng)率為時(shí)的該正極的抗拉 強(qiáng)度為15N/cm以下，并且所述正極的斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率為3%以上，在所述工序(e)中，以所述電極組的長(zhǎng)徑方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、以所述正極的斷裂時(shí)的伸長(zhǎng) 率為α?xí)r，所述電極組的長(zhǎng)徑方向端部與所述方形電池殼的短邊側(cè)的內(nèi)側(cè)面的間隙S滿足 以下的式子S ≥ 1/8 (LX α )。
全文摘要
將正極板及負(fù)極板隔著隔膜卷繞成扁平狀而得的電極組(1)收納到方形電池殼(4)中，正極的伸長(zhǎng)率為1％時(shí)的正極的抗拉強(qiáng)度為15N/cm以下，并且正極的斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率為3％以上，以電極組(1)的長(zhǎng)徑方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、以正極的斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率為α?xí)r，電極組(1)的長(zhǎng)徑方向端部與方形電池殼(4)的短邊側(cè)的內(nèi)側(cè)面之間的間隙S滿足S≥1/8(L×α)。
文檔編號(hào)H01M4/02GK102150313SQ200980135269
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月29日
發(fā)明者佐藤俊忠, 村岡芳幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社