[發明專利]非水電解質二次電池

無效

• 申請號: 01133852.0
• 申請日: 2001-12-24
• 公開（公告）號: CN1366358A
• 公開（公告）日: 2002-08-28
• 發明（設計）人: 最相圭司;渡邊浩志;中根育朗;生川訓;辻岡則夫
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/18;H01M10/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張天安

技術領域

本發明涉及采用了可吸收、脫離鋰離子的正負極活性物質和非水電解質的非水電解質二次電池，更詳細地說，涉及提高安全性的非水電解質二次電池。

背景技術

近年來，移動電話和筆記本電腦等移動信息終端迅速向小型化和輕量化方向發展，在這種狀況下，輕量且大容量的非水電解質二次電池的利用范圍擴大了。

非水電解質二次電池是通過正負極之間的鋰的移動而進行充放電的電池，這種電池一般使用可插入、脫離鋰離子的碳素類材料(負極活性物質)、和鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等過渡性金屬氧化物(正極活性物質)、及包括鋰鹽的非水電解質。這樣構成的非水電解質二次電池，只要在適當的范圍內進行充放電，便能顯示出優良的充放電特性。

但是在過分地充電的情況下，負極吸收不了的鋰離子在負極上析出而成為金屬鋰，該析出物長成針狀(樹枝狀晶體)，最終突破隔板到達正極，引起內部短路。另外，現有的非水電解質二次電池中，由于充分成長的樹枝狀晶體一下子突破隔板，故隔板受到很大損傷，同時因內部短路，電池溫度上升到損害電池性能的程度。

而且，由于過分充電，正極電位提高的結果(例如超過5V)，在正極上產生電解液分解現象。電解液的分解引起電解液不足和電池內壓上升，在此情況下若上述電池溫度提高，則會引起電極活性物質與電解液的急劇反應。

為此，在現有的非水電解質二次電池中裝入了另外制作的保護電路，在電池電壓過分上升時切斷電流，保證電池的安全性。但是，裝入保護電路，導致電池價格上升，并且成為實現電池更加小型化和輕量化的障礙。

發明的公開

鑒于上述問題，本發明的目的在于，通過積極地利用內部短路防止過充電，便可在不另外裝入保護電路的情況下，以利用電池本來的機構的手段來提高安全性。

本發明的目的還在于，在不采用特別的部件的情況下，自身完成性地抑制因過充電引起的電池溫度上升和電池內氣體的產生，這樣，便可使電池小型化、輕量化、降低成本，并提高安全性。

為了達到上述目的，本發明采用下述結構。

按技術方案1所述的發明是一種非水電解質二次電池，該二次電池具有將可插入、脫離鋰的化合物作為正極活性物質的正極、和將可插入、脫離鋰的材料作為負極活性物質的負極、和非水電解質及裝在上述正負極之間的隔板，在上述隔板上形成有插通鋰樹枝狀晶體用的穿通孔。

在過充電狀態下鋰從正極放出到超過負極容量的場合、或在低溫下負極的活性降低的狀態下進行充電的場合，在負極上析出鋰樹枝狀晶體。在產生該鋰樹枝狀晶體的初期(樹枝狀晶體充分成長前)，若鋰樹枝狀晶體插通隔板而將正負極之間連接起來進行通電，則成為短路狀態，不繼續進行充電反應，并且由于鋰樹枝狀晶體是細小的狀態，故可以抑制因電池電壓和溫度上升等引起的電池安全的降低。

因此，如上述結構，只要在隔板上形成有插通鋰樹枝狀晶體用的穿通孔，在產生鋰樹枝狀晶體的初期，正負極間通電，可抑制電池安全性降低。

按技術方案2所述的發明是在技術方案1所述的非水電解質二次電池中，上述穿通孔直線狀地將上述正負極之間連接起來。

因此，只要穿通孔直線狀地將上述正負極之間連接起來，鋰樹枝狀晶體便可順暢地成長，故在產生鋰樹枝狀晶體的較早的初期，正負極之間可通電，使電池的安全性更加提高。

按技術方案3所述的發明是正技術方案2所述的非水電解質二次電池中，上述穿通孔以最短的距離將上述正負極之間連接起來。

只要是上述結構，在產生鋰樹枝狀晶體的更早的初期，正負極之間可以通電，故使電池的安全性更進一步提高。

按技術方案4～6所述的發明是在技術方案1～3所述的非水電解質二次電池中，上述穿通孔的直徑為5μm以上。

這樣規定是因為只要穿通孔的直徑為5μm以上，即使在鋰樹枝狀晶體向橫向(與基板平行的方向)成長得較大的情況下，也可容易地將正負極之間連接起來。

按技術方案7～9所述的發明是在技術方案4～6所述的非水電解質二次電池中，上述穿通孔的直徑為100μm以下，最好為70μm以下。

這樣規定是因為若穿通孔的直徑為100μm以下，則在通常的使用狀態(不是過充電狀態等的狀態)下，產生內部短路的可能性減少，若穿通孔的直徑為70μm以下，則在通常的使用狀態下，可確實防止內部短路。

按技術方案10～12所述的發明是在技術方案4～6所述的非水電解質二次電池中，上述穿通孔的直徑為50μm以下。