[發(fā)明專利]非水電解液二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00107577.2
• 申請日: 2000-05-18
• 公開（公告）號: CN1274955A
• 公開（公告）日: 2000-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 神部千夏;座間浩一
• 申請（專利權(quán)）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M10/38
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 穆德駿,方挺

本發(fā)明涉及一種非水電解液二次電池，特別是一種鋰離子二次電池的陽極結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有鎳-鎘(Ni-Cd)電池和鎳金屬氫化物(Ni-MH)電池相比，鋰離子二次電池或Li-離子可充電電池有許多優(yōu)點(diǎn)。

第一，Li-離子電池作為非水電解液二次電池具有高能量密度，因而它可以用現(xiàn)有高容量鎳-鎘Ni-Cd和Ni-MH電池的20％到50％的體積工作，盡管它只有這些電池大約一半的質(zhì)量。

第二，Li-離子電池的平均電壓數(shù)能夠產(chǎn)生大約等于三倍的Ni-Cd和Ni-MH電池的電壓數(shù)的高電壓。

第三，不會發(fā)生所謂的記憶現(xiàn)象。

由于上述優(yōu)點(diǎn)，Li-離子可充電電池主要廣泛用作移動電話、手持筆記本計算機(jī)等的電源。

以下參考圖1說明現(xiàn)有圓柱形鋰離子二次電池。現(xiàn)有鋰離子二次電池1包括一個容納一個正極體或陽極片10的卷繞體或膠狀卷筒和一個負(fù)極體或陰極片20的圓柱形容器2。一對隔離片30設(shè)置在陽極片10和陰極片20之間，從而使陽極片10與陰極片20電絕緣。設(shè)置在膠狀卷筒中央的陽極片10的陽極引線(未示出)與容器2的陽極端3電連接，而焊接在陰極片20上的陰極引線與容器2的負(fù)極端(未示出)電連接。使用了一種聚乙烯微孔膜作為隔離片30。卷繞體(此后稱為膠狀卷筒)用溶解了LiPF₆D的非質(zhì)子有機(jī)溶劑的電解液浸漬。

參考圖2A，陽極片10是由涂覆了陽極活性材料層12的鋁箔制造的。鋁箔用作集電體，活性材料層12由含鋰的金屬氧化物構(gòu)成。活性材料涂覆在鋁箔的前后表面。在陽極片10的一端形成有空白間隔111，以便焊接陽極引線11。陽極引線11與容器2的陽極端3電連接(見圖1)。

現(xiàn)在參考圖2B，陰極片20是由涂覆了陰極活性材料22的銅箔制造的。銅箔用作集電體。陰極活性材料包括一種可以摻雜或不摻雜鋰離子的含碳材料。陰極活性材料層22形成在銅箔的前和后表面。在陰極片20的一端形成有用于固定陰極引線21的空白間隔211。陰極引線21與容器2的陰極端電連接。

在這樣一種膠狀卷筒的結(jié)構(gòu)中，把電解液浸漬到膠狀卷筒中的步驟是一個很費(fèi)時的過程。這是因為膠狀卷筒十分精密地放置在容器內(nèi)，所以電解液不能均衡地滲透到膠狀卷筒中。例如，使大約2m長和100mm寬的陽極和陰極片的膠狀卷筒浸漬電解液過程的步驟需要不少于10小時的時間。

作為解決這一問題的一種方法，日本專利申請未決公開9-298057的說明書中提出了在芯箔上涂覆的陰極活性材料層的表面上提供多個電解液引導(dǎo)槽。在提出的這種結(jié)構(gòu)中，用具有多個突條的輥體在陰極活性材料層表面上施加壓力而形成槽，從而能夠把電解液容易地引入到陰極活性材料的中心區(qū)。

但是，為了形成電解液引導(dǎo)槽而對陰極活性材料層施加壓力，使得活性材料層密度不均勻，這可能破壞作為非水電解液二次電池的充電-放電循環(huán)特性。

因此，本發(fā)明的一個目的是要提供一種能夠減少把電解液浸漬到膠狀卷筒中所用注射時間而不會造成活性材料層的上述不均勻密度的非水電解液二次電池。在根據(jù)本發(fā)明的非水電解液二次電池中，膠狀卷筒包括一個陽極片和一個陰極片，在它們中間夾著一對隔離片。陽極片涂覆有多個用沿陽極片寬度方向延伸的縫隙形間隔區(qū)隔離的陽極活性材料。陰極片涂覆有陰極活性材料。

把膠狀卷筒插入到一個具有分別與陽極和陰極片電連接的陽極和陰極端的電池殼或容器中。把有機(jī)非水電解液注射到容器內(nèi)的膠狀卷筒中，從而使電解液通過縫隙形狀的間隔區(qū)浸漬陽極活性材料。

縫隙形間隔區(qū)的兩端都達(dá)到陽極片的邊緣，以增強(qiáng)浸漬處理。這些間隔區(qū)相互平行排列。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用一個沿陽極片的長度方向延伸的附加縫隙形間隔區(qū)進(jìn)一步分割多個陽極活性材料，以便通過相互連接多個縫隙形間隔區(qū)形成一種間隔網(wǎng)圖形(space?network?pattern)。

對于間隔網(wǎng)圖形，可以使用一種改進(jìn)圖形，在這種圖形中每個縫隙形間隔區(qū)交叉成字母X形設(shè)置，并且用上述附加縫隙形間隔區(qū)連接。

每個縫隙形間隔區(qū)形狀為每個縫隙形間隔區(qū)的中央部分比其兩端部分寬。

此外，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置每個縫隙形間隔區(qū)，使得向膠狀卷筒中心相鄰距離逐漸變窄，以便相等地加強(qiáng)膠狀卷筒全部區(qū)中的浸漬過程。

當(dāng)然，陽極片的兩個表面上都形成有具有縫隙形間隔區(qū)的陽極活性材料的多個區(qū)。

縫隙形間隔區(qū)所占的全部面積最好小于陽極活性材料總面積的2％，并且不要小于0.5％。

也最好把每個縫隙形間隔區(qū)的寬度設(shè)定在陽極片寬度的0.1％至1.5％左右的范圍。