[發明專利]非水系電池用電極組及其制造方法、以及圓筒形非水系二次電池及其制造方法

無效

• 申請號: 200980115348.2
• 申請日: 2009-11-16
• 公開（公告）號: CN102017272A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 宮久正春;加藤誠一;山下真央
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M2/26;H01M4/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周欣;陳建全

技術領域

本發明主要涉及非水系電池用電極組及其制造方法、以及圓筒形非水系二次電池及其制造方法。

背景技術

近年來，作為便攜式電子設備及通信設備等的驅動電源而廣泛使用的鋰二次電池一般在負極板中采用可嵌入/脫嵌鋰的碳質材料，在正極板中，采用以LiCoO₂等過渡金屬與鋰的復合氧化物作為活性物質，由此形成高電位、高放電容量的二次電池。而且，伴隨著電子設備及通信設備的多功能化，希望進一步地高容量化。

為了實現高容量的鋰二次電池，例如，通過增加正極板和負極板在電池殼內的占有體積、減少電池殼內的除電極板的體積以外的空間，可謀求進一步的高容量化。此外，在將使正極板及負極板的構成材料涂料化而形成的合劑膏糊涂布在集電用芯材上并干燥而形成活性物質層后，通過用壓力機對該活性物質層實施高壓加壓而壓縮到規定厚度，提高活性物質的填充密度，由此能夠進一步地高容量化。

可是，如果電極板的活性物質的填充密度增大，則難以使注液到電池殼內的粘性比較高的非水電解液浸透到由正極板與負極板在其間介由隔膜而高密度地層疊或螺旋狀卷繞而成的電極組的狹小間隙中，因此具有下述的問題：等到使規定量的非水電解液浸滲，需要長時間。而且，由于電極板的活性物質的填充密度增大，使得電極板中的多孔度減小，電解液難以浸透，因此非水電解液向電極組的浸滲性嚴重變差，其結果是，具有下述的問題：電極組中的非水電解液的分布變得不均勻。

因而，提出了下述方法：通過在負極活性物質層的表面在非水電解液的浸透方向上形成導引電解液的槽部，來使非水電解液浸透在負極整體中。如果增大槽部的寬度或深度，則能縮短浸滲時間，但相反，因活性物質的數量減少，使得充放電容量下降，或極板間的反應變得不均勻，導致電池特性下降，因此考慮到這些問題，將槽部的寬度或深度設定為規定的值(例如，參照專利文獻1)。

可是，形成于負極活性物質層的表面上的槽，在通過卷繞電極板而形成電極組時，成為使電極板斷裂的主要原因。因而，作為可提高浸滲性、且防止電極板斷裂的方法，提出來下述方法：通過在電極板的表面上相對于電極板的長度方向以形成傾斜角的方式形成槽部，由此在卷繞電極板而形成電極組時，能夠使作用于電極板的長度方向的張力分散，從而能夠防止極板的斷裂(例如，參照專利文獻2)。

再有，還提出了一種方法，其目的不是為了提高電解液的浸滲性，而是為了抑制由過充電造成的過熱，設置在與正極板或負極板相對置的面的表面局部具有凸部的多孔膜，在多孔膜的凸部與電極板之間所產生的間隙內保持比其它部位更多的非水電解液，由此在該部位集中地進行過充電反應，從而作為電池整體可抑制過充電的進行，能夠抑制由過充電造成的過熱(例如，參照專利文獻3)。

另一方面，在通過上述手段謀求了高容量化的鋰二次電池中，例如，由于因某種原因使得異物混入電池內部而使隔膜損傷，由此使正極板和負極板產生內部短路時，因在短路部位集中地流動電流而產生急劇的發熱，因此，有發生正極及負極材料的分解、及因電解液的沸騰或分解而產生氣體等的可能性。對于如此的起因于內部短路的問題，提出了通過在負極活性物質層或正極活性物質層的表面覆蓋多孔性保護膜來抑制內部短路的發生的方法。(例如，參照專利文獻4、5)。

專利文獻1：日本特開平9-298057號公報

專利文獻2：日本特開平11-154508號公報

專利文獻3：日本特開2006-12788號公報

專利文獻4：日本特開平7-220759號公報

專利文獻5：國際公開第2005/029614號小冊子

發明內容

然而，如果象在上述專利文獻2中所示的以往的技術那樣，雖然與沒有槽的電極板相比，可以縮短注液時間，但由于僅在電極板的單側形成槽，因而不能大幅度改善對注液時間的縮短效果。由于注液需要花費時間，因此將電解液的蒸發量抑制到最小限度的效果低，難以使電解液的損失大幅減少。進而，由于槽僅在單側上形成，因此對電極板施加有應力，存在著容易在沒有槽的一側變圓的問題。

另外，在上述專利文獻3中所示的以往的技術中，如果由正極板和負極板介由隔膜卷繞而構成電極組，則存在無助于電極組電池反應的無用的無反應部分，難以有效地利用電池殼內的空間體積、謀求電池的高容量化。

這里，作為在形成于電極板的兩面上的活性物質層的兩面上形成槽部的方法，有下述方法：即在電極板的上下分別配置一對在表面上形成有多個突條部的輥，一邊將該一對輥向電極板的兩面按壓一邊使其旋轉/移動從而進行槽部加工(以下稱為“輥壓加工”)，該方法能夠在電極板的兩面上同時形成多個槽部，因而批量生產性優良。