[發明專利]非水系二次電池及其中使用的電極組

無效

• 申請號: 201080011400.2
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN102349186A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 金田真由美
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0569;H01M10/0583;H01M10/0587
• 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

本發明涉及以鋰離子電池為代表的非水系二次電池及其中使用的電極組。

背景技術

近年來，以鋰離子電池為代表的非水系二次電池作為便攜用電子設備的電源而利用。非水系二次電池使用能嵌入及脫嵌鋰的碳質材料等作為負極活性物質，使用LiCoO₂等過渡金屬與鋰的復合氧化物作為正極活性物質。利用這些活性物質來實現高電位且高放電容量的非水系二次電池。但是，伴隨著電子設備及通信設備的多功能化和小型化，希望非水系二次電池的進一步小型高容量化。

為了實現高容量的非水系二次電池，作為正極板及負極板，采用在長條的集電體的表面形成有包含活性物質的合劑層(活性物質層)的電極板。在上述電極板中，通過利用壓力機等以高密度填充活性物質，能夠提高容量。通過在正極板與負極板之間夾入隔膜并將它們卷繞成螺旋狀，從而形成電極組。電極組與非水電解質一起被收納到不銹鋼等金屬制的電池殼內。

高容量化不斷發展，但另一方面，由于內部短路等，引起電池溫度的急劇上升，有時無法控制。因此，對于非水系二次電池，要求高安全性。特別是在比較大型且高輸出的非水系二次電池中，熱失控的發生概率變高。

關于內部短路，認為除了例如異物向電池內部的混入以外，還由于電極板的斷裂和壓曲等原因而引起。電極板的斷裂和壓曲通過在電極組的形成或電池的充放電時施加的應力而產生。

在電極組中，將電極板與隔膜一起卷繞成螺旋狀后，相對于卷繞軸從垂直方向壓縮成形為扁平形，從而構成。伴隨著卷繞和壓縮成形，構成電極組的電極板和隔膜的曲率半徑較小的部分受到較大的應力。在受到應力的部分，活性物質層發生脫落，或者起因于電極板或隔膜的伸長率之差，伸長率最小的構件發生斷裂。

對非水系二次電池進行充電時，伴隨著鋰向負極板中的插入，負極板發生膨脹，體積增加。特別是由于充放電的反復進行，電極板受到伴隨著膨脹收縮的反復而產生的應力，電極組發生壓曲，其形狀發生變形。變形后的電極組有時也從內側擠壓電池殼，有時電池殼膨脹。若電極組的變形繼續進行，則與上述同樣地，伸長率最小的構件優先斷裂。

當正極板或負極板比隔膜先斷裂時，任一電極板的斷裂部都會戳破隔膜，有時正極板與負極板發生短路。該短路導致大電流流過，非水系二次電池的溫度急劇上升，非水系二次電池有可能如上所述地發生熱失控。

為了抑制壓曲，提出了緩和卷繞狀態而在電極間形成間隙的方法。例如，專利文獻1提出了：如圖8所示，將電極組91用架設于旋轉輥間的帶92夾持，相對于卷繞軸從垂直方向進行擠壓，同時使其旋轉。

此外，專利文獻2提出了以下方法：如圖9所示，將正極板C、隔膜S1、負極板A及隔膜S2層疊而卷繞時，在負極板A的表面和背面粘貼金屬鋰P1及金屬鋰P2。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-164956號公報

專利文獻2：日本特開2008-016193號公報

發明內容

本發明要解決的課題

然而，專利文獻1中，雖然在形成間隙這一點上可發揮壓曲的抑制效果，但是難以使一度卷繞的電極組總是定量地松弛。此外，在被擠壓而變形的狀態下使電極組旋轉，有時導致活性物質層從電極板脫落，露出的集電體彼此接觸。此外，有時脫落的活性物質層貫穿隔膜而引起正極板與負極板的短路。

專利文獻2中，由于配置在隔膜與負極板之間的金屬鋰溶出，所以變成鋰過多的狀態，成為形成鋰枝晶的原因。若鋰枝晶戳破隔膜，則正極板與負極板發生短路。

本發明提供一種安全性高的非水系二次電池及其中使用的電極組，其在電極板發生膨脹收縮時，可有效地抑制因斷裂或壓曲等引起的內部短路。

用于解決課題的手段

本發明的一個方面涉及一種非水系二次電池，其具備正極板、負極板、上述正極板與上述負極板之間夾持的多孔質絕緣層、和非水電解質，所述正極板包含長條的正極集電體及附著于上述正極集電體的表面的正極活性物質層，所述負極板包含長條的負極集電體及附著于上述負極集電體的表面的負極活性物質層，上述正極板與上述多孔質絕緣層之間或上述負極板與上述多孔質絕緣層之間的至少一者中配置有薄膜狀的間隔物，上述間隔物包含溶解于上述非水電解質的樹脂。