[發明專利]二次電池

有效

• 申請號: 200710107009.2
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號: CN101075692A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 高木久美子;橋本史子;山口晃;福島弦;井上弘;湊康文
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38;H01M10/40;H01M4/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余剛;吳孟秋

相關申請交叉參考?

本發明包含的主題涉及2006年5月17日向日本特許廳提交的日本專利申請JP?2006-138166，其全部內容結合于此供參考。?

技術領域

本發明涉及一種二次電池，其包括螺旋卷繞電極體，在該螺旋卷繞電極體中，正極與負極之間層疊有電解質并且螺旋卷繞。

背景技術

近年來，已經出現了許多便攜式電子設備，諸如組合照相機(磁帶錄像機)、移動電話、以及筆記本個人電腦，并且這些設備已被小型化和輕量化。對作為用于這些電子設備的便攜式電源的電池，特別是對作為關鍵裝置的二次電池的能量密度進行改進的研究和開發已得到積極促進。特別是，無水電解質二次電池(例如，鋰離子二次電池)與作為現有含水電解液二次電池的鉛電池或鎳鎘電池相比提供了較高的能量密度。因此，在相應領域已經考慮了對二次電池的改進。

作為用于鋰離子二次電池的負極活性材料，諸如不可石墨化碳和石墨的碳材料(其呈現出相對較大容量和良好的循環特性)已被廣泛使用。然而，考慮到這些年中對大容量的需求，獲得更大容量的碳材料是一項任務。

由于該背景，已經發展了一種通過選擇碳化原材料和制備條件來使用碳材料獲得大容量的技術(例如，參照未經審查的日本專利申請公開No.8-315825)。但是，在使用這種碳材料的情況下，對于鋰(Li)(電池)來說負極放電電勢是0.8V至1.0V，而在形成電池時，電池放電電壓變低，因而在電池能量密度方面沒有預期的顯著改進。另外，還有這樣的缺點，即在充電和放電曲線的形狀中存在較大滯后現象，并且每個充電和放電循環中的能量效率較低。

同時，作為超過碳材料的大容量負極，對合金材料的研究也得到促進。這種合金材料適用這樣的事實，即某種金屬與鋰用電化學方法熔合成合金，并且可逆地生成和分解該合金。另外，考慮到作為改進循環特性的方法，錫和硅(Si)被熔合成合金，以抑制錫和硅的膨脹。例如，提出了將過渡金屬(諸如鐵)和錫熔合成合金(參照未經審查的日本專利申請公開No.2004-22306、2004-63400、和2005-78999，“Journal?of?The?Electrochemical?Society”，1999，Vol.146，p.405、p.414、和p.423)。另外，已經建議了Mg₂Si等(參照“Journal?of?The?Electrochemical?Society”，1999，Vol.146，p.4401)。

發明內容

但是，即使在使用上述方法的情況下，也難以充分抑制在充電和放電時負極的膨脹和收縮。因此，結果，實際狀況是沒有獲得改進循環特性的效果，而且沒有充分利用使用合金材料的大容量負極的優點。

更具體地說，例如，當由前述合金材料制成的負極被用于螺旋卷繞電極體時，其中該螺旋卷繞電極體容納于呈近似長方體形狀的方形電池中并且其垂直于螺旋卷繞軸線的橫截面為扁平狀，由于充電和放電造成的膨脹，使得螺旋卷繞電極體內部的壓力分布變得不均勻。在具有高壓力的部分中，有可能壓縮隔離片進而產生輕微的短路。同時，在具有低壓力的部分中，電極之間的間隙變得較大進而使鋰沉淀。結果，有可能使負載特性以及充電和放電循環特性惡化。另外，當螺旋卷繞電極體被插入到低剛度的電池外殼中時，有可能使負極膨脹，進而使電池外殼從內部被擠壓并變形。

考慮到以上所述，在本發明中，希望提供一種二次電池，其中在確保足夠容量的同時，使螺旋卷繞電極體內部的壓力均勻，并且可以獲得優良的充電和放電循環特性。

根據本發明的實施例，提供了一種第一二次電池，其包括：螺旋卷繞電極體，其中，在正極與負極之間層疊有隔離片，該正極在帶狀正極集電體上具有正極活性材料層，該負極在帶狀負極集電體上具有負極活性材料層，并且螺旋卷繞電極體以扁平狀態螺旋卷繞；以及引線，接合到螺旋卷繞電極體的中心部分中的正極集電體或負極集電體。正極活性材料層的內周端設置在這樣的區域中，即其中沿螺旋卷繞電極體的短軸方向內周端與引線不相交迭。即，沿短軸方向正極活性材料層的內周端與引線彼此不相交迭，并且沿長軸方向相互分離。

在本發明實施例的第一二次電池中，正極活性材料層的最內周部分設置在這樣的區域中，即其中沿橫截面的短軸方向該最內周部分與形成引線的區域不相交迭。因此，與正極活性材料層沿短軸方向設置在正極活性材料層與引線相交迭的區域中的情況相比，減緩了由于在最內周中與正極相面對的負極的膨脹而造成的特別是在形成引線的區域中的壓力上升。結果，在螺旋卷繞電極體內部幾乎不造成壓力分布偏差。