[發明專利]鋰離子二次電池及其生產方法和用于其生產的裝置

在審

• 申請號: 201310320026.X
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103579664A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 野口真淑
• 申請（專利權）人: 小島沖壓工業株式會社
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

相關申請的交叉引用

本申請基于在2012年7月26日提交的日本專利申請第2012-165442號，其內容通過引用結合于此。

技術領域

本發明總體上涉及鋰離子二次電池及其生產方法和用于其生產的裝置，并且更特別地涉及全固體型鋰離子二次電池的改進以及允許有利地生產如此構造的鋰離子二次電池的方法和裝置，該鋰離子二次電池具有包括正電極層和負電極層的電池單元或電池元件，正電極層和負電極層疊加在固體電解質層的各自相對的表面上，以使得在正電極集電體層和負電極集電體層之間插入正電極層和負電極層以及固體電解質層。

背景技術

具有高能量密度的鋰離子二次電池在便攜式電子設備(諸如筆記本個人計算機和蜂窩電話或移動電話)中被廣泛地用作電源。該鋰離子二次電池一般被分類成兩類，即，使用液體型電解質(包括液體電解質和凝膠型電解質)的鋰離子二次電池，以及使用固體電解質的所謂的全固體型鋰離子二次電池。在這兩類鋰離子二次電池中，與使用液體型電解質的鋰離子二次電池不同，全固體型鋰離子二次電池沒有液體泄漏和起火的風險，并且具有較高的安全程度。出于對該優點的親睞，已經在全固體型鋰離子二次電池的領域中有了日漸增長的發展，期待對于全固體型鋰離子二次電池的進一步增加的需求。

日本專利第3852169號(專利文獻1)公開了鋰離子二次電池的示例，通過形成以下項生產該鋰離子二次電池：在正電極集電體(collector)層上的正電極層，其形式為包含正電極活性物質的有機聚合物涂層；在負電極集電體層上的負電極層，其形式為包含負電極活性物質的有機聚合物涂層；以及固體電解質層，其形式為包含鋰鹽的有機聚合物涂層，以使得正電極層和負電極層疊加在固體電解質層的各自相對的表面上。

在如上所述配置的鋰離子二次電池中，正電極層、負電極層和固體電解質層均由有機聚合物膜構成。因此，這些正電極層和負電極層以及固體電解質層表現出足夠的柔性或塑性，以及相應高的彎曲度或撓曲強度。

然而，在該鋰離子二次電池中，正電極層和負電極層以及固體電解質層是具有不小于幾十微米的厚度的涂層，以使得在試圖減少鋰離子二次電池的總體尺寸和提高其輸出密度中在正電極層和負電極層以及固體電解質層的厚度的減少量方面存在限制。此外，鋰離子二次電池的生產需要用于干燥在濕法工藝(wet?process)中形成的正電極層和負電極層以及固體電解質層的附加設備，從而生產成本不期望地增加。此外，需要額外的時間用于在形成正電極層和負電極層以及固體電解質層之后干燥這些層，從而每個鋰離子二次電池的所需的生產周期必然延長，導致電池的低生產率的問題。

此外，以上標識的出版物中公開的鋰離子二次電池具有歸因于其構造的下列缺點，其中分別從固體電解質層形成的正電極層和負電極層僅僅被層壓在固體電解質層的各自相對的表面上。

即，上述鋰離子二次電池(其中正電極層和負電極層被層疊或層壓在固體電解質層上)在固體電解質層與正電極層和負電極層之間不可避免地具有間隙，造成如下問題：該間隙阻止鋰離子在正電極層和固體電解質層之間以及在負電極層和固體電解質層之間的平滑移動或運輸。負電極層和正電極層可以通過熱鍵合(thermal?bonding)工藝與固體電解質層一體地形成。然而，在這種情況下，固體電解質層與正電極層和負電極層之間的間隙也不能完全消除，即，阻止鋰離子移動的極其微小的間隙仍然保持在固體電解質層與正電極層和負電極層之間。

因此，現有技術的鋰離子二次電池(其中，彼此分開形成的正電極層和負電極層以及固體電解質層相互層壓)遭受固體電解質層與正電極層和負電極層之間的高程度的界面電阻，其對于電池性能的提高是巨大障礙。

專利文獻1：日本專利第3852169號。

發明內容

鑒于上述背景技術做出本發明。因此，本發明的第一目的是提供一種鋰離子二次電池，其被配置為由于減小其固體電解質層與其正電極層和負電極層之間的界面電阻而允許有效提高其輸出密度和有效減小其尺寸以及充分提高其性能，并且其可以以最低成本和高程度的生產率來進行生產。本發明的第二目的和第三目的分別是提供一種允許高效生產具有這些優秀特性的鋰離子二次電池的方法和裝置。