非水電解質(zhì)二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及非水電解質(zhì)二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 非水電解質(zhì)二次電池應(yīng)用于電子設(shè)備的電源部、發(fā)電裝置中吸收發(fā)電量的變動(dòng)的 蓄電部等。特別是硬幣式（紐扣式）等的小型非水電解質(zhì)二次電池，以往廣泛應(yīng)用于鐘表 功能的備用電源、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的備用電源、微型計(jì)算機(jī)或IC存儲(chǔ)器等電子裝置預(yù)備電 源、太陽能鐘表的電池、除此之外的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的電源等、便攜式裝置等（例如參照專利 文獻(xiàn)1)。這樣的硬幣式非水電解質(zhì)二次電池例如如下構(gòu)造：采用在被帶底圓筒狀正極罐 和負(fù)極罐圍起的容納空間中容納有正極、負(fù)極和電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)，正極與正極罐電連接，同時(shí) 負(fù)極與負(fù)極罐電連接。正極罐和負(fù)極罐之間夾有墊片，通過將正極罐與負(fù)極罐之間斂縫 (caulking)加工，非水電解質(zhì)二次電池的容納空間被密封。
[0003] 近年來，對(duì)于將硬幣式的非水電解質(zhì)二次電池例如應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電源或能量 轉(zhuǎn)換?儲(chǔ)存系統(tǒng)的輔助儲(chǔ)電單元等進(jìn)行了研究。特別是在正極活性物質(zhì)使用鋰錳氧化物、 負(fù)極活性物質(zhì)使用硅氧化物（SiO x)時(shí)，可獲得高能量密度、充放電特性優(yōu)異，同時(shí)循環(huán)壽命 長(zhǎng)的非水電解質(zhì)二次電池。
[0004] 這里，以往的非回流（non-reflow)式的非水電解質(zhì)二次電池在用作便攜電話或 數(shù)碼相機(jī)等的存儲(chǔ)器的備用用途時(shí)，_20°C至60°C是動(dòng)作保證溫度范圍。另一方面，近年來， 作為行車記錄儀等的車載用品的電子部件用途，期望實(shí)現(xiàn)可在80°C以上的高溫環(huán)境下使用 的非水電解質(zhì)二次電池。但是在這樣的高溫環(huán)境下使用非水電解質(zhì)二次電池，則電池內(nèi)的 電解液揮發(fā)，另外由于水分向電池內(nèi)侵入而使鋰劣化，由此出現(xiàn)容量大幅劣化的問題。
[0005] 如上所述，為了抑制高溫環(huán)境下電解液自非水電解質(zhì)二次電池內(nèi)部的揮發(fā)、水分 向電池內(nèi)部的侵入，人們提出：將夾在正極罐和負(fù)極罐之間的墊片的壓縮率在規(guī)定范圍內(nèi) 的區(qū)域，設(shè)為在該墊片的整個(gè)圓周有2處以上（例如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0006] 還提出了 ：在非水電解質(zhì)二次電池中，在正極罐的尖端部（tip end)與負(fù)極罐之 間、負(fù)極罐的尖端部與正極罐之間、以及負(fù)極罐的折返尖端部與正極罐之間的3處位置，使 夾在正極罐和負(fù)極罐之間的墊片的壓縮率為規(guī)定范圍，并且使3處位置各自的壓縮率的大 小為以上順序（例如參照專利文獻(xiàn)3)。
[0007] 根據(jù)專利文獻(xiàn)2、3,記載了通過使夾在正極罐和負(fù)極罐之間的墊片的壓縮率為規(guī) 定范圍，非水電解質(zhì)二次電池的密封性提高，可以抑制電解液漏出，還可以抑制水分的侵 入。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2000-243449號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本特開昭58-135569號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平9-283102號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題 但是，如專利文獻(xiàn)2、3所記載，如果只規(guī)定墊片的壓縮率，在高溫環(huán)境下使用或保管非 水電解質(zhì)二次電池時(shí)，會(huì)在正極罐與墊片之間或負(fù)極罐與墊片之間產(chǎn)生如圖5的示意截面 圖所示的空隙，依然無法有效防止電解液的揮發(fā)、水分向電池內(nèi)部的侵入。
[0010] 另一方面，例如通過使正極罐和負(fù)極罐之間的間隙更為狹窄地構(gòu)造，可以認(rèn)為這 可提高墊片的壓縮率，進(jìn)一步提高電池的密封性。但是，如果使墊片的壓縮率過高，特別是 在高溫環(huán)境下墊片可能發(fā)生斷裂，有因墊片的斷裂反而導(dǎo)致電池密封性降低等的問題。即， 如果只單純提高夾在正極罐和負(fù)極罐之間的墊片的壓縮率，在高溫環(huán)境下使用或保管時(shí)難 以提高電池的密封性，因此，迄今沒有提出任何可以有效防止電解液的揮發(fā)或水分向電池 內(nèi)部的侵入等的技術(shù)。
[0011] 本發(fā)明鑒于上述課題而成，其目的在于：通過抑制正極罐與墊片之間或負(fù)極罐與 墊片之間空隙的產(chǎn)生，提高電池的密封性，從而提供可有效防止電解液的揮發(fā)或水分向電 池內(nèi)部的侵入、在高溫環(huán)境下電池特性不劣化、可保持充分的放電容量、放電容量高且具備 優(yōu)異的保存特性的非水電解質(zhì)二次電池。
[0012] 解決課題的方案 本發(fā)明人對(duì)解決上述課題進(jìn)行了深入的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果認(rèn)識(shí)到：并不像以往那樣對(duì)夾 在正極罐與負(fù)極罐之間的墊片的壓縮率進(jìn)行規(guī)定，而是對(duì)構(gòu)成二次電池的殼體的正極罐的 厚度，規(guī)定各位置的正極罐與負(fù)極罐之間的距離，由此，夾在各位置的墊片的壓縮率也適當(dāng) 化，可有效地提高密封性。由此發(fā)現(xiàn)可以防止電解液揮發(fā)、水分向電池內(nèi)部的侵入，可以在 高溫環(huán)境下保持高電池特性，從而完成了本發(fā)明。
[0013] 即，本發(fā)明的非水電解質(zhì)二次電池具備帶底圓筒狀的正極罐，和經(jīng)由（夾持）墊片 而固定于所述正極罐的開口部、與所述正極罐之間形成容納空間的負(fù)極罐；通過將所述正 極罐的開口部斂縫于所述負(fù)極罐一側(cè)，所述容納空間被密封；其中，采用如下構(gòu)造：所述正 極罐的開口部處，所述正極罐的斂縫尖端部與所述負(fù)極罐之間的最短距離Ll相對(duì)于所述 正極罐的平均板厚為70%以下，所述負(fù)極罐的尖端部與所述正極罐之間的最短距離L2相對(duì) 于所述正極罐的平均板厚為60%以下，所述負(fù)極罐的尖端部與所述正極罐的底部的距離L3 相對(duì)于所述正極罐的平均板厚為110%以下。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，通過使正極罐的斂縫尖端部與負(fù)極罐之間的最短距離L1、負(fù)極罐的 尖端部與正極罐之間的最短距離L2、負(fù)極罐的尖端部與正極罐底部的距離L3分別相對(duì)于 正極罐的平均板厚設(shè)為滿足上述范圍的比例的距離，通過這些距離L1-L3將墊片的配置和 密封條件規(guī)定在適當(dāng)范圍內(nèi)。特別是，通過將正極罐和負(fù)極罐之間以規(guī)定距離間隔，使墊片 的壓縮后的厚度為與正極罐的平均板厚相同程度或較小，由此在封口時(shí)，通過將正極罐斂 縫，可以確實(shí)地進(jìn)行負(fù)極罐的壓入，可以提高密封性。由此，即使在高溫環(huán)境下使用或保管 非水電解質(zhì)二次電池，也可以抑制正極罐或負(fù)極罐與墊片之間產(chǎn)生空隙，使電池的密封性 提高，因此可以防止電解液的揮發(fā)、或大氣中所含的水分侵入電池內(nèi)部，可實(shí)現(xiàn)保存特性優(yōu) 異的非水電解質(zhì)二次電池。
[0015] 在上述構(gòu)造的非水電解質(zhì)二次電池中，還優(yōu)選在以所述距離L1-L3間隔的所述正 極罐和所述負(fù)極罐之間的各位置處，所述墊片的壓縮率為50%以上。
[0016] 除上述距離L1-L3的適當(dāng)化之外，進(jìn)一步通過使各位置的墊片的壓縮率為上述條 件，可以更確實(shí)地提高非水電解質(zhì)二次電池的密封性，特別在高溫環(huán)境下可得到顯著的密 封性。
[0017] 在上述構(gòu)造的非水電解質(zhì)二次電池中，可以采用如下構(gòu)造：在所述容納空間中容 納有：正極，其設(shè)于所述正極罐一側(cè)、含有鋰化合物作為正極活性物質(zhì)；負(fù)極，其設(shè)置于所 述負(fù)極罐一側(cè)、含有SiOx(0 < X < 2)作為負(fù)極活性物質(zhì)；隔板，其配置于所述正極和所述 負(fù)極之間；和電解液，其填充于所述容納空間內(nèi)，同時(shí)至少含有有機(jī)溶劑和支持鹽。
[0018] 如上述構(gòu)造，通過采用含有鋰化合物作為正極活性物質(zhì)、含有SiOx (0 < X < 2)或 鋰化合物作為負(fù)極活性物質(zhì)的構(gòu)造，在高溫環(huán)境下使用或保管時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)可獲得更高放 電容量的非水電解質(zhì)二次電池。
[0019] 在上述構(gòu)造的非水電解質(zhì)二次電池中，還優(yōu)選所述正極活性物質(zhì)包含鋰錳氧化物 或鈦酸鋰。
[0020] 正極活性物質(zhì)使用上述化合物，由此即使在高溫環(huán)境下使用或保管的情況下，充 放電循環(huán)中電解液與電極的反應(yīng)得到抑制，可防止容量的減少，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可獲得高放 電容量的非水電解質(zhì)二次電池。
[0021] 在上述構(gòu)造的非水電解質(zhì)二次電池中，可以采用如下構(gòu)造：由所述負(fù)極的容量和 所述正極的容量表示的容量平衡{負(fù)極容量（mAh)/正極容量（mAh)}為1. 56-2. 51的范圍。
[0022] 通過使正極與負(fù)極的容量平衡在所述范圍，確保負(fù)極一側(cè)的容量有規(guī)定的富余， 則萬一電池反應(yīng)導(dǎo)致分解快速進(jìn)行時(shí)，也可以確保一定以上的負(fù)極容量。由此，即使將非水 電解質(zhì)二次電池在嚴(yán)酷的高溫多濕環(huán)境下保管?長(zhǎng)期使用，放電容量也不會(huì)降低，保存特 性提1?。
[0023] 在上述構(gòu)造的非水電解質(zhì)二次電池中，可以采用如下構(gòu)造：所述負(fù)極活性物質(zhì)含 有鋰（Li)和Si0 x(0彡X< 2)，它們的摩爾比（Li/SiOx)為3.9-4.9的范圍。
[0024] 通過使負(fù)極活性物質(zhì)由鋰（Li)和SiOx構(gòu)成，并使它們的摩爾比在上述范圍，由此 可以防止充電異常等，同時(shí)即使在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用或保管時(shí)，放電容量也不會(huì)降低， 保存特性提高。
[0025] 在上述構(gòu)造的非水電解質(zhì)二次電池中，所述電解液中，所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為含有 為環(huán)狀碳酸酯溶劑的碳酸亞丙酯（PC)、為環(huán)狀碳酸酯溶劑的碳酸亞乙酯（EC)、和為鏈狀醚 溶劑的二甲氧基乙烷（DME)而成的混合溶劑。
[0026] 如上述構(gòu)造，通過將電解液中使用的有機(jī)溶劑設(shè)為上述各組成物的混合溶劑，在 包括高溫環(huán)境下的寬溫度范圍內(nèi)可保持充分的放電容量。
[0027] 具體來說，首先通過使用介電常數(shù)高、支持鹽的溶解性高的PC和EC作為環(huán)狀碳酸 酯溶劑，可獲得大的放電容量。并且，PC和EC的沸點(diǎn)高，因此可得到即使在高溫環(huán)境下使