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二次电池的制作方法

2022-12-06 22:01:55 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及一种二次电池。


背景技术:

2.由于移动电话等多种电子设备正在普及,因此作为小型且轻量并且能够得到高能量密度的电源,正在进行二次电池的开发。该二次电池具备正极、负极以及电解质,关于该二次电池的结构进行了各种研究。
3.具体而言,为了得到优异的电气特性,使用具有核壳结构(电解液溶胀度互不相同的两种聚合物)的电化学元件用粘接剂组合物,将电极组件和外装体相互粘接(例如,参照专利文献1。)。为了提高对冲击的稳定性,在电极组件的外表面附着有定向聚苯乙烯膜(例如,参照专利文献2。)。为了将电极组装体固定在圆筒罐中而使用间隙填充用膨胀胶带,该间隙填充用膨胀胶带包括根据与液体的接触而在长度方向上变形的基材层和在该基材层的一个面上形成的粘着层(例如,参照专利文献3。)。
4.为了防止电极组件在二次电池的内部流动,在电池组件的外表面附着有密封带,该密封带具备粘接在电极组件上的第一粘接层和粘接在电池壳体上的第二粘接层(ops材质)(例如,参照专利文献4。)。为了提高对冲击的耐受性而使用最外层胶带,该最外层胶带包括根据与电解液的反应而表现出粘着性的粘着性胶带(取向聚苯乙烯膜)和在该粘着性胶带的一个面上形成的粘着层(橡胶系粘着层)(例如,参照专利文献5。)。为了将电极元件固定在电池壳体上,使用了ops(注册商标)胶带(例如,参照专利文献6。)。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:国际公开第2016/051674号公报
8.专利文献2:日本特开2015-015236号公报
9.专利文献3:日本特开2016-128561号公报
10.专利文献4:日本特开2015-008140号公报
11.专利文献5:日本特开2015-118921号公报
12.专利文献6:国际公开第2018/074773号公报(韩国专利申请公开第1020180041979号公报)


技术实现要素:

13.为了改善二次电池的性能而进行了各种研究,但该二次电池的物理耐久性还不充分,因此存在改善的余地。
14.本技术是鉴于上述问题点而完成的,其目的在于,提供一种能够得到优异的物理耐久性的二次电池。
15.本技术的一个实施方式的二次电池,具备:可挠性的外装部件;电池元件,收纳在该外装部件的内部,并包括彼此对置地卷绕的正极以及负极;以及粘接部件,配置在外装部
件与电池元件之间,并分别粘接在该外装部件以及电池元件上。正极以及负极以正极或负极配置在最外周的方式被卷绕。粘接部件包括:非热粘接层,粘接在外装部件上;以及热粘接层,粘接在电池元件上,并含有取向聚苯乙烯。
16.在此,“热粘接层”是指根据加热以及加压而发挥粘接性的层,如上所述,含有取向聚苯乙烯。与此相对,“非热粘接层”是指不需要加热以及加压就能发挥粘接性的层,含有在常温以及常压下发挥粘接性的一般粘接性材料。
17.根据本技术的一个实施方式的二次电池,包括彼此对置地卷绕的正极以及负极的电池元件收纳在可挠性的外装部件的内部,粘接部件分别粘接在该外装部件以及电池元件上,正极以及负极以正极或负极配置在最外周的方式被卷绕,粘接部件包括粘接在外装部件上的非热粘接层以及粘接在电池元件上的热粘接层(取向聚苯乙烯)。因此,能够得到优异的物理耐久性。
18.需要说明的是,本技术的效果不一定限定于在此说明的效果,也可以是与后述的本技术相关的一系列效果中的任何效果。
附图说明
19.图1是表示本技术的一个实施方式中的二次电池的结构的立体图。
20.图2是表示电池元件的结构的立体图。
21.图3是放大表示图2所示的电池元件的结构的剖视图。
22.图4是放大表示图2所示的电池元件的结构的其他剖视图。
23.图5是表示图1所示的二次电池的结构的剖视图。
24.图6是放大表示图5所示的二次电池的主要部分的结构的剖视图。
25.图7是放大表示第一比较例的二次电池的主要部分的结构的剖视图。
26.图8是放大表示第二比较例的二次电池(电池元件)的结构的剖视图。
27.图9是表示变形例1的二次电池(电池元件)的结构的剖视图。
28.图10是表示变形例2的二次电池(电池元件)的结构的剖视图。
29.图11是表示变形例3的二次电池(电池元件)的结构的剖视图。
30.图12是表示二次电池的应用例的结构的框图。
具体实施方式
31.以下,参照附图对本技术的一个实施方式详细进行说明。需要说明的是,说明的顺序如下所述。
32.1.二次电池
33.1-1.结构
34.1-2.动作
35.1-3.制造方法
36.1-4.作用以及效果
37.2.变形例
38.3.二次电池的用途
39.<1.二次电池>
40.首先,对本技术的一个实施方式的二次电池进行说明。
41.在此说明的二次电池是利用电极反应物质的嵌入以及脱嵌而得到电池容量的二次电池,其具备正极、负极以及电解质。在该二次电池中,为了防止在充电过程中电极反应物质在负极的表面上析出,该负极的充电容量大于正极的放电容量。即,负极的每单位面积的电化学容量被设定为大于正极的每单位面积的电化学容量。
42.电极反应物质的种类没有特别限定,具体而言,是碱金属以及碱土类金属等轻金属。碱金属是锂、钠以及钾等,碱土类金属是铍、镁以及钙等。
43.以下,以电极反应物质是锂的情况为例。利用锂的嵌入以及脱嵌来得到电池容量的二次电池是所谓的锂离子二次电池。在该锂离子二次电池中,锂以离子状态被嵌入以及脱嵌。
44.<1-1.结构>
45.图1示出了二次电池的立体结构。图2示出了电池元件20的立体结构。图3以及图4分别放大示出了图2所示的电池元件20的截面结构。图5示出了图1所示的二次电池的截面结构。图6示出了图5所示的二次电池的主要部分的截面结构。
46.另外,在图2中,与电池元件20一起示出了正极引线31以及负极引线32,并且用虚线示出了沿着xz面的电池元件20的截面。
47.图3示出了电池元件20的卷绕中途部分的截面,图4示出了电池元件20的最外周部分的截面。需要说明的是,在图3以及图4中,上侧为卷绕外侧(远离后述的卷绕轴p的一侧),下侧为卷绕内侧(靠近卷绕轴p的一侧)。
48.在图5中,示出了沿着xz面的二次电池的截面。在图6中,与粘接胶带50一起示出了外装膜10以及电池元件20各自的一部分。
49.如图1~图6所示,该二次电池具备外装膜10、电池元件20、正极引线31和负极引线32、密封膜41和42以及粘接胶带50。在此说明的二次电池是使用了具有可挠性(或柔软性)的外装膜10作为用于收纳电池元件20的外装部件的层压膜型二次电池。
50.[外装膜以及密封膜]
[0051]
如图1以及图5所示,外装膜10是收纳电池元件20的可挠性的外装部件,具有在该电池元件20收纳于内部的状态下被密封的袋状的结构。因此,外装膜10收纳后述的正极21、负极22以及电解液。
[0052]
外装膜10的立体形状没有特别限定,具体而言,与电池元件20的立体形状对应。在此,外装膜10的立体形状根据后述的扁平状的电池元件20的立体形状,为扁平的大致长方体。
[0053]
外装膜10的结构(材质以及层数等)没有特别限定,因此可以是单层膜,也可以是多层膜。在此,外装膜10是从内侧起依次层叠熔接层、金属层以及表面保护层的3层的层压膜。熔接层包含聚丙烯等高分子化合物。金属层包含铝等金属材料。表面保护层包含尼龙等高分子化合物。
[0054]
将密封膜41插入到外装膜10与正极引线31之间,并且将密封膜42插入到外装膜10与负极引线32之间。另外,也可以分别省略密封膜41、42。
[0055]
该密封膜41是防止外部空气等侵入外装膜10的内部的密封部件。另外,密封膜41包含对正极引线31具有密合性的聚烯烃等高分子化合物,该聚烯烃是聚丙烯等。
[0056]
密封膜42的结构除了是对负极引线32具有密合性的密封部件以外,与密封膜41的结构相同。即,密封膜42包含对负极引线32具有密合性的聚烯烃等高分子化合物。
[0057]
[电池元件]
[0058]
如图2~图5所示,电池元件20是包含正极21、负极22、隔膜23和作为液状的电解质的电解液(未图示)的发电元件,并收纳在外装膜10的内部。
[0059]
该电池元件20是所谓的卷绕电极体。即,在电池元件20中,正极21以及负极22隔着隔膜23彼此层叠,并且该正极21、负极22以及隔膜23以卷绕轴为中心卷绕。因此,正极21以及负极22隔着隔膜23彼此对置地卷绕。需要说明的是,卷绕轴p是沿y轴方向延伸的假想轴。
[0060]
在此,正极21以及负极22以正极21配置在最外周的方式被卷绕。即,在作为卷绕电极体的电池元件20中,负极22或隔膜23未配置在最外周,正极21配置在最外周。因此,介于外装膜10与电池元件20之间的粘接胶带50粘接在该电池元件20中的正极21上。
[0061]
电池元件20的立体形状没有特别限定。在此,电池元件20为扁平状。因此,电池元件20具有彼此对置的一对平坦面m1和隔着该一对平坦面m1彼此对置的一对弯曲面m2。该平坦面m1是大致平坦的电池元件20的外表面,并且弯曲面m2是凸型的弯曲状的电池元件20的外表面。
[0062]
由此,与卷绕轴p交叉的电池元件20的截面(沿着xz面的截面)具有由长轴j1以及短轴j2规定的扁平形状。该长轴j1是在x轴方向上延伸并且具有比短轴j2大的长度的假想轴,短轴j2是在与x轴方向交叉的z轴方向上延伸并且具有比长轴j1小的长度的假想轴。在此,电池元件20的立体形状为扁平的圆筒状,因此该电池元件20的截面的形状为扁平的大致椭圆形状。
[0063]
(正极)
[0064]
如图3以及图4所示,正极21包括正极集电体21a以及正极活性物质层21b。
[0065]
正极集电体21a具有设置有正极活性物质层21b的一对面(卷绕外侧面f1以及卷绕内侧面f2)。该正极集电体21a包含金属材料等导电性材料,该金属材料是铝等。
[0066]
正极活性物质层21b分别设置在卷绕外侧面f1以及卷绕内侧面f2上,并且包含能够嵌入以及脱嵌锂的正极活性物质中的任意一种或两种以上。另外,正极活性物质层21b还可以包含正极粘结剂以及正极导电剂等。正极活性物质层21b的形成方法没有特别限定,具体而言,是涂布法等。
[0067]
正极活性物质包含锂化合物。该锂化合物是含有锂作为构成元素的化合物的总称,更具体而言,是含有锂和一种或两种以上的过渡金属元素作为构成元素的化合物等。这是因为可以得到高能量密度。另外,锂化合物还可以含有其他元素(锂以及过渡金属元素除外。)中的任意一种或两种以上。锂化合物的种类没有特别限定,具体而言,是氧化物、磷酸化合物、硅酸化合物以及硼酸化合物等。氧化物的具体例子是linio2、licoo2以及limn2o4等,磷酸化合物的具体例子是lifepo4以及limnpo4等。
[0068]
正极粘结剂包含合成橡胶以及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。合成橡胶是丁苯系橡胶等,高分子化合物是聚偏氟乙烯等。正极导电剂包含碳材料等导电性材料中的任意一种或两种以上,该碳材料是石墨、炭黑、乙炔黑以及科琴黑等。另外,导电性材料也可以是金属材料以及高分子化合物等。
[0069]
在此,如上所述,在电池元件20中,正极21配置在最外周。由此,在最外周的正极21
中,仅在正极集电体21a所具有的一对面(卷绕外侧面f1以及卷绕内侧面f2)中的卷绕内侧面f2上设置有正极活性物质层21b。即,在最外周的正极21中,由于在卷绕外侧面f1上未设置正极活性物质层21b,因此正极集电体21a(卷绕外侧面f1)露出,与此相对,由于在卷绕内侧面f2上设置有正极活性物质层21b,因此正极集电体21a(卷绕内侧面f2)未露出。
[0070]
在卷绕外侧面f1上未设置有正极活性物质层21b的原因在于,与在该卷绕外侧面f1上设置有正极活性物质层21b的情况相比,可以得到以下优点。首先,由于粘接胶带50粘接在正极集电体21a(卷绕外侧面f1)上而不是粘接在正极活性物质层21b上,因此该粘接胶带50容易粘接在电池元件20上。而且,由于正极21的总厚度减小,因此电池元件20的外径减小。由此,正极21以及负极22各自的卷绕数增加,因此二次电池的每单位体积的能量密度增加。
[0071]
另外,在卷绕内侧面f2上设置有正极活性物质层21b的原因在于,与在该卷绕内侧面f2上未设置正极活性物质层21b的情况相比,正极集电体21a(卷绕内侧面f2)隔着正极活性物质层21b与隔膜23密合。由此,当二次电池在落下等情况下受到冲击时,在最外周的正极21上不易发生卷绕偏移。
[0072]
在卷绕外侧面f1上未设置正极活性物质层21b的范围只要是正极21的最外周的1周以上即可,因此可以仅是该正极21的最外周的1周,也可以是比该正极21的最外周的1周大的环绕量。该“比最外周的1周大的环绕量”例如是1.5周以及2周等。
[0073]
(负极)
[0074]
如图3以及图4所示,负极22包含负极集电体22a以及负极活性物质层22b。
[0075]
负极集电体22a具有设置有负极活性物质层22b的一对面(卷绕外侧面以及卷绕内侧面)。该负极集电体22a包含金属材料等导电性材料,该金属材料是铜等。
[0076]
负极活性物质层22b分别设置在负极集电体22a的卷绕外侧面以及卷绕内侧面上,并且包含能够嵌入以及脱嵌锂的负极活性物质中的任意一种或两种以上。另外,负极活性物质层22b还可以包含负极粘结剂以及负极导电剂等。关于负极粘结剂以及负极导电剂各自的详细情况与关于正极粘结剂以及正极导电剂各自的详细情况相同。负极活性物质层22b的形成方法没有特别限定,具体而言,是涂布法、气相法、液相法、喷涂法以及烧成法(烧结法)等中的任意一种或两种以上。
[0077]
负极活性物质是碳材料以及金属系材料中的一方或双方等。这是因为可以得到高能量密度。该碳材料是易石墨化碳、难石墨化碳以及石墨(天然石墨以及人造石墨)等。另外,金属系材料是含有能够与锂形成合金的金属元素以及半金属元素中的任意一种或两种以上作为构成元素的材料,该金属元素以及半金属元素是硅以及锡中的一方或双方等。另外,金属系材料可以是单体,也可以是合金,也可以是化合物,也可以是它们的两种以上的混合物,也可以是含有它们的两种以上的相的材料。金属系材料的具体例子是tisi2以及sio
x
(0<x≤2,或0.2<x<1.4)等。
[0078]
在此,如上所述,在电池元件20中,正极21配置在最外周而不是负极22配置在最外周。由此,在隔着隔膜23与最外周的正极21对置的最外周的负极22中,在负极集电体22a的卷绕外侧面以及卷绕内侧面上分别设置有负极活性物质层22b。
[0079]
(隔膜)
[0080]
如图3以及图4所示,隔膜23是介于正极21与负极22之间的绝缘性的多孔膜,在防
止该正极21和负极22的接触(短路)的同时使锂离子通过。该隔膜23包含聚乙烯等高分子化合物。
[0081]
(电解液)
[0082]
电解液浸渍在正极21、负极22以及隔膜23中的每一个中,包含溶剂以及电解质盐。
[0083]
溶剂包含碳酸酯系化合物、羧酸酯系化合物以及内酯系化合物中等非水溶剂(有机溶剂)中的任意一种或两种以上,包含该非水溶剂的电解液是所谓的非水电解液。电解质盐包含锂盐等轻金属盐中的任意一种或两种以上。
[0084]
[正极引线以及负极引线]
[0085]
如图1以及图2所示,正极引线31是连接至电池元件20(正极21)的正极端子,更具体而言,连接至正极集电体21a。该正极引线31从外装膜10的内部导出到外部,并包含铝等导电性材料。正极引线31的形状没有特别限定,具体而言,是薄板状以及网眼状等中的任一种。
[0086]
如图1以及图2所示,负极引线32是连接至电池元件20(负极22)的负极端子,更具体而言,连接至负极集电体22a。该负极引线32从外装膜10的内部导出到外部,并包含铜等导电性材料。在此,负极引线32的导出方向与正极引线31的导出方向相同。需要说明的是,关于负极引线32的形状的详细情况与关于正极引线31的形状的详细情况相同。
[0087]
[粘接胶带]
[0088]
如图5以及图6所示,粘接胶带50是使电池元件20固定于外装膜10的带状的固定部件。该粘接胶带50配置在外装膜10与电池元件20之间,并且分别粘接在该外装膜10以及电池元件20上。
[0089]
粘接胶带50的设置范围(设置面积)没有特别限定,能够任意设定。该粘接胶带50的设置面积是粘接胶带50相对于外装膜10的粘接面积,并且是粘接胶带50相对于电池元件20的粘接面积。粘接胶带50的平面形状(从z轴方向观察的粘接胶带50的形状)没有特别限定,因此可以是矩形,也可以是除此以外的形状。
[0090]
该粘接胶带50包括相互层叠的非热粘接层51以及热粘接层52。另外,由于非热粘接层51与外装膜10对置,因此非热粘接层51粘接在该外装膜10上,并且由于热粘接层52与电池元件20对置,因此热粘接层52粘接在该电池元件20上。
[0091]
在此,如上所述,在电池元件20中,正极21配置在最外周,并且在该最外周的正极21中,正极集电体21a(卷绕外侧面f1)露出。因此,粘接胶带50中的热粘接层52粘接在正极集电体21a上。
[0092]
如上所述,非热粘接层51是不需要加热以及加压就能发挥粘接性的层。因此,非热粘接层51包含在常温以及常压下发挥粘接性的一般粘接性材料中的任意一种或两种以上。粘接性材料的种类没有特别限定,是橡胶系粘接剂,该橡胶系粘接剂是在常温以及常压下具有粘接性的高分子化合物。具体而言,高分子化合物是天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶、苯乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物橡胶、再生橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯以及它们的改性体等。
[0093]
非热粘接层51的厚度没有特别限定,因此能够任意设定。例如,非热粘接层51的厚
度为3μm以上。这是因为可以使粘接胶带50相对于外装膜10的粘接性足够高。
[0094]
如上所述,热粘接层52是根据加热以及加压而发挥粘接性的层,包含取向聚苯乙烯。该取向聚苯乙烯是在规定的方向(一个方向或两个以上的方向)上进行了延伸处理(取向处理)的聚苯乙烯,热粘接层52包含取向聚苯乙烯的粘接胶带50是取向聚苯乙烯胶带(所谓的ops(注册商标)胶带)。
[0095]
热粘接层52的厚度没有特别限定,因此能够任意设定。例如,热粘接层52的厚度为5μm以上。这是因为可以使粘接胶带50相对于电池元件20(正极集电体21a)的粘接性足够高。
[0096]
非热粘接层51粘接在外装膜10上且热粘接层52粘接在电池元件20(正极集电体21a)上的原因在于,与非热粘接层51粘接在电池元件20上且热粘接层52粘接在外装膜10上的情况相比,粘接胶带50更牢固且稳定地分别粘接在外装膜10以及电池元件20上。关于在此说明的原因的详细情况,将在后面叙述。
[0097]
需要说明的是,粘接胶带50的设置数量没有特别限定,因此可以仅为一个,也可以为两个以上。在图5以及图6中,示出了粘接胶带50的设置数量为一个的情况。
[0098]
另外,粘接胶带50在电池元件20上的设置部位没有特别限定,因此能够任意设定。
[0099]
其中,优选将粘接胶带50粘接在电池元件20的平坦面m1上。这是因为,与粘接胶带50粘接在弯曲面m2上的情况相比,利用平坦面m1的平坦性,粘接胶带50容易粘接在电池元件20上。
[0100]
另外,优选将粘接胶带50设置在正极引线31与负极引线32之间的区域r中,即,设置为不与正极引线31以及负极引线32中的每一个重叠。这是因为,与粘接胶带50设置为与正极引线31以及负极引线32中的一方或双方重叠的情况相比,二次电池的外径减小,因此该二次电池的每单位体积的能量密度增加。
[0101]
由此,优选粘接胶带50的设置面积在区域r的范围内尽可能大。这是因为可以提高粘接胶带50相对于外装膜10以及电池元件20中的每一个的粘接性。
[0102]
<1-2.动作>
[0103]
在二次电池充电时,在电池元件20中,锂从正极21脱嵌,并且该锂经由电解液嵌入到负极22中。另一方面,在二次电池放电时,在电池元件20中,锂从负极22脱嵌,并且该锂经由电解液嵌入到正极21中。在这些充放电时,锂以离子状态被嵌入以及脱嵌。
[0104]
<1-3.制造方法>
[0105]
在此,由于一个端部开放,因此使用在该一个端部具有开口部(未图示)的外装膜10。以下,随时参照已经说明的图1~图6。
[0106]
[正极的制作]
[0107]
通过将正极活性物质、正极粘结剂以及正极导电剂等混合,制成正极合剂,然后通过将正极合剂投入到有机溶剂等中,制备糊状的正极合剂浆料。接下来,通过将正极合剂浆料涂布在正极集电体21a的两面上,形成正极活性物质层21b。需要说明的是,在形成正极活性物质层21b之后,可以使用辊压机等对正极活性物质层21b进行压缩成型。在这种情况下,可以加热正极活性物质层21b,也可以重复多次压缩成型。由此,制成正极21。
[0108]
在制作正极21的情况下,调整正极活性物质层21b的形成范围,使得当在后工序中制作电池元件20时,在最外周的正极21中正极集电体21a的卷绕外侧面f1露出。
[0109]
[负极的制作]
[0110]
通过与上述的正极21的制作步骤相同的步骤,在负极集电体22a的两面上形成负极活性物质层22b。具体而言,通过将负极活性物质、负极粘结剂以及负极导电剂等混合,制成负极合剂,然后通过将负极合剂投入到有机溶剂等中,制备糊状的负极合剂浆料。接下来,通过将负极合剂浆料涂布在负极集电体22a的两面上,形成负极活性物质层22b。此后,可以对负极活性物质层22b进行压缩成型。由此,制成负极22。
[0111]
[电解液的制备]
[0112]
在溶剂中投入电解质盐。由此,电解质盐分散或溶解在溶剂中,从而制备电解液。
[0113]
[二次电池的组装]
[0114]
首先,使用焊接法等将正极引线31连接至正极21(正极集电体21a),并且使用焊接法等将负极引线32连接至负极22(负极集电体22a)。
[0115]
接下来,将正极21以及负极22隔着隔膜23彼此层叠,然后以卷绕轴p为中心将正极21、负极22以及隔膜23卷绕,由此制作卷绕体。该卷绕体除了在正极21、负极22以及隔膜23中的每一个中均未浸渍有电解液以外,具有与电池元件20的结构相同的结构。在这种情况下,调整正极21以及负极22各自的卷绕位置,使得在最外周配置正极21。接下来,通过使用压力机等按压卷绕体,将卷绕体成型为扁平形状。
[0116]
接下来,在外装膜10上粘贴粘接胶带50。在这种情况下,经由非热粘接层51将粘接胶带50粘接在外装膜10的内侧面上。接下来,从开口部将卷绕体收容在外装膜10的内部,然后从该开口部将电解液注入到外装膜10的内部。接下来,使用热熔接法,使在开口部相互对置的外装膜10(熔接层)彼此相互热熔接。在这种情况下,正极引线31以及负极引线32分别从外装膜10的内部导出到外部。另外,将密封膜41插入到外装膜10与正极引线31之间,并且将密封膜42插入到外装膜10与负极引线32之间。由此,在卷绕体中浸渍电解液,从而制作作为卷绕电极体的电池元件20。因此,随着外装膜10被密封,将电池元件20封入该外装膜10的内部,从而组装成二次电池。
[0117]
最后,使用加热式的压力机等,在z轴方向上一边对二次电池(粘接胶带50的设置部位)进行加热一边进行加压。加热时的温度以及加压时的压力等各种条件能够任意设定。由此,在热粘接层52与电池元件20(正极集电体21a的卷绕外侧面f1)密合的状态下,该热粘接层52被加热,从而粘接胶带50经由该热粘接层52粘接在电池元件20上。因此,由于外装膜10以及电池元件20经由粘接胶带50彼此粘接,因此该电池元件20经由粘接胶带50固定在外装膜10上。
[0118]
[二次电池的稳定化]
[0119]
对组装后的二次电池进行充放电。环境温度、充放电次数(循环数)以及充放电条件等各种条件能够任意设定。由此,在负极22等的表面上形成覆膜,从而使二次电池的状态电化学稳定化。
[0120]
因此,完成使用了外装膜10的二次电池,即层压膜型二次电池。
[0121]
<1-4.作用以及效果>
[0122]
在该二次电池中,包括彼此对置地卷绕的正极21以及负极22的电池元件20收纳在可挠性的外装膜10的内部,并且粘接胶带50分别粘接在该外装膜10以及电池元件20上。正极21以及负极22以正极21配置在最外周的方式被卷绕。粘接胶带50包括粘接在外装膜10上
的非热粘接层51以及粘接在电池元件20上的热粘接层52(取向聚苯乙烯)。因此,根据以下说明的原因,能够得到优异的物理耐久性。
[0123]
图7放大示出了第一比较例的二次电池的主要部分的截面结构,与图6对应。图8放大示出了第二比较例的二次电池(电池元件20)的截面结构,与图4对应。
[0124]
第一比较例的二次电池除了具备粘接胶带150来代替粘接胶带50以外,具有与本实施方式的二次电池的结构相同的结构。该粘接胶带150中的非热粘接层51以及热粘接层52的层叠顺序与粘接胶带50中的非热粘接层51以及热粘接层52的层叠顺序相反。即,粘接胶带150包括粘接在电池元件20(正极集电体21a的卷绕外侧面f1)上的非热粘接层51和粘接在外装膜10上的热粘接层52。
[0125]
第二比较例的二次电池(电池元件20)除了代替正极21而将隔膜23配置在最外周以外,具有与本实施方式的二次电池(电池元件20)的结构相同的结构。即,在电池元件20中,正极21、负极22以及隔膜23以隔膜23配置在最外周的方式被卷绕。
[0126]
在第一比较例的二次电池中,如图7所示,粘接胶带150分别粘接在外装膜10以及电池元件20(正极21)上。
[0127]
然而,包含橡胶系粘接剂等一般粘接性材料的非热粘接层51具有容易粘接在包含聚丙烯等高分子化合物的外装膜10(熔接层)上、并且也容易粘接在包含铝等金属材料的正极集电体21a上的性质。与此相对,包含取向聚苯乙烯的热粘接层52具有容易粘接在包含铝等金属材料的正极集电体21a上、而不易粘接在包含聚丙烯等高分子化合物的外装膜10(熔接层)上的性质。
[0128]
由此,在粘接胶带150经由非热粘接层51粘接在电池元件20(正极集电体21a)上并经由热粘接层52粘接在外装膜10(熔接层)上的第一比较例的二次电池中,该粘接胶带150充分粘接在电池元件20上而没有充分粘接在外装膜10上。
[0129]
在这种情况下,由于电池元件20没有经由粘接胶带150充分固定在外装膜10上,因此当二次电池在落下等情况下受到冲击时,粘接胶带150从外装膜10剥离,使得电池元件20容易从外装膜10脱落。由此,在外装膜10的内部,电池元件20容易因冲击而移动,因此该电池元件20容易破损。因此,难以提高二次电池的物理耐久性。
[0130]
另外,在第二比较例的二次电池中,如图8所示,粘接胶带50分别粘接在外装膜10以及电池元件20(隔膜23)上。
[0131]
然而,包含橡胶系粘接剂等一般粘接性材料的非热粘接层51容易粘接在包含聚丙烯等高分子化合物的外装膜10(熔接层)上,而包含取向聚苯乙烯的热粘接层52具有不易粘接在包含聚乙烯等高分子化合物的隔膜23上的性质。
[0132]
由此,在粘接胶带50经由非热粘接层51粘接在外装膜10(熔接层)上并且经由热粘接层52粘接在电池元件20(隔膜23)上的第二比较例的二次电池中,该粘接胶带50充分粘接在外装膜10上而没有充分粘接在电池元件20上。
[0133]
在这种情况下,由于电池元件20没有经由粘接胶带50充分固定在电池元件20上,因此当二次电池受到冲击时,电池元件20从粘接胶带50剥离,使得该电池元件20容易从外装膜10脱落。由此,由于电池元件20容易因冲击而移动,因此该电池元件20容易破损。因此,难以提高二次电池的物理耐久性。
[0134]
与此相对,在本实施方式的二次电池中,如图6所示,粘接胶带50分别粘接在外装
膜10以及电池元件20(正极21)上。
[0135]
在这种情况下,包含橡胶系粘接剂等一般粘接性材料的非热粘接层51容易粘接在包含聚丙烯等高分子化合物的外装膜10(熔接层)上,并且包含取向聚苯乙烯的热粘接层52容易粘接在包含铝等金属材料的电池元件20(正极集电体21a的卷绕外侧面f1)上。
[0136]
由此,在粘接胶带50经由非热粘接层51粘接在外装膜10(熔接层)上并且经由热粘接层52粘接在电池元件20(正极集电体21a)上的本实施方式的二次电池中,该粘接胶带50充分粘接在外装膜10上并且充分粘接在电池元件20上。
[0137]
在这种情况下,由于电池元件20经由粘接胶带50充分固定在外装膜10以及电池元件20两者上,因此即使二次电池受到冲击,粘接胶带50也不易从外装膜10剥离,使得电池元件20不易从外装膜10脱落。由此,由于电池元件20不易因冲击而移动,因此该电池元件20不易破损。因此,能够提高二次电池的物理耐久性。
[0138]
而且,由于在最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕外侧面f1上没有设置正极活性物质层21b,因此与在该最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕外侧面f1上设置有正极活性物质层21b的情况相比,电池元件20的外径减小。因此,能够在使二次电池的每单位体积的能量密度增加的同时,使该二次电池的物理耐久性提高。
[0139]
特别是,在本实施方式的二次电池中,如果粘接胶带50是取向聚苯乙烯胶带,则外装膜10以及电池元件20容易且稳定地经由粘接胶带50彼此粘接,因此能够得到更高的效果。
[0140]
另外,如果非热粘接层51包含橡胶系粘接剂,则粘接胶带50容易经由非热粘接层51充分粘接在外装膜10上,因此能够得到更高的效果。
[0141]
另外,如果粘接胶带50粘接在电池元件20的平坦面m1上,则可以利用该平坦面m1的平坦性使得粘接胶带50容易粘接在电池元件20上,因此能够得到更高的效果。
[0142]
另外,如果在最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕内侧面f2上设置有正极活性物质层21b,则在该最外周的正极21中不易发生卷绕偏移。因此,二次电池更不易破损,因此能够得到更高的效果。
[0143]
另外,如果二次电池是锂离子二次电池,则可以利用锂的嵌入以及脱嵌来稳定地得到足够的电池容量,因此能够得到更高的效果。
[0144]
<2.变形例>
[0145]
如以下说明的那样,二次电池的结构能够适当变更。另外,以下说明的一系列变形例中的任意两种以上也可以相互组合。
[0146]
[变形例1]
[0147]
在图4中,在电池元件20中,正极21配置在最外周,并且在该最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕内侧面f2上设置有正极活性物质层21b。然而,也可以如与图4对应的图9所示,在最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕内侧面f2上不设置正极活性物质层21b。在这种情况下,由于粘接胶带50经由热粘接层52充分粘接在电池元件20(正极集电体21a的卷绕外侧面f1)上,因此也能够提高二次电池的物理耐久性。
[0148]
另外,为了抑制在最外周的正极21中发生卷绕偏移,优选在正极集电体21a的卷绕内侧面f2上设置正极活性物质层21b。
[0149]
详细而言,在最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕内侧面f2上未设置正极
活性物质层21b的情况下,如图9所示,正极集电体21a与隔膜23直接接触,因此正极21(正极集电体21a)有可能不易与该隔膜23充分密合。由此,如果在二次电池受到冲击时发生正极21的卷绕偏移,则电池元件20容易移动,因此该电池元件20有可能破损。
[0150]
与此相对,在最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕内侧面f2上设置有正极活性物质层21b的情况下,如图4所示,正极集电体21a经由正极活性物质层21b与隔膜23间接接触,因此正极21(正极集电体21a)与该隔膜23充分密合。由此,即使二次电池受到冲击也不易发生正极21的卷绕偏移,使得电池元件20不易移动,因此该电池元件20不易破损。
[0151]
[变形例2]
[0152]
在图4中,正极21以及负极22以正极21配置在最外周的方式被卷绕,并且在该最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕外侧面f1上未设置有正极活性物质层21b,正极集电体21a的卷绕外侧面f1露出。
[0153]
然而,也可以如与图4对应的图10所示,正极21以及负极22以负极22配置在最外周的方式被卷绕,并且在该最外周的负极22中,在负极集电体22a的卷绕外侧面f1上未设置有负极活性物质层22b而负极集电体22a的卷绕外侧面f1露出。即,也可以在作为卷绕电极体的电池元件20中,正极21或隔膜23不配置在最外周,负极22配置在最外周。在该最外周的负极22中,在负极集电体22a的卷绕内侧面f2上设置有负极活性物质层22b。
[0154]
在这种情况下,利用热粘接层52容易粘接在包含铜等金属材料的电池元件20(负极集电体22a的卷绕外侧面f1)上的性质,粘接胶带50经由热粘接层52充分粘接在电池元件20(负极集电体22a)上。因此,与正极21以及负极22以正极21配置在最外周的方式被卷绕的情况相同,电池元件20容易经由粘接胶带50固定在外装膜10上,因此能够提高二次电池的物理耐久性。
[0155]
[变形例3]
[0156]
当然,在负极22配置在最外周的情况下,也可以如与图10对应的图11所示,在该最外周的负极22中,在负极集电体22a的卷绕内侧面f2上不设置负极活性物质层22b。在这种情况下,由于粘接胶带50经由热粘接层52充分粘接在电池元件20(负极集电体22a)上,因此也能够提高二次电池的物理耐久性。
[0157]
另外,由于与关于正极21的变形例1中说明的情况相同的原因,为了抑制在最外周的负极22中发生卷绕偏移,优选在负极集电体22a的卷绕内侧面f2上设置有负极活性物质层22b。
[0158]
[变形例4]
[0159]
在图5中,在从厚度方向(z轴方向)上的一侧(图5中的上侧,即二次电池的表侧)观察二次电池的情况下,由于在外装膜10与电池元件20之间配置有粘接胶带50,因此该二次电池具备一个粘接胶带50。
[0160]
然而,虽然在此没有具体图示,但是也可以是,在从厚度方向(z轴方向)上的另一侧(图5中的下侧,即二次电池的里侧)观察二次电池的情况下,在外装膜10与电池元件20之间配置有粘接胶带50,因此该二次电池具备一个粘接胶带50。在这种情况下,由于电池元件20经由粘接胶带50固定在外装膜10上,因此也能够提高二次电池的物理耐久性。
[0161]
当然,也可以是,二次电池具备在表侧配置在外装膜10与电池元件20之间的粘接胶带50和在里侧配置在外装膜10与电池元件20之间的粘接胶带50,合计具备两个粘接胶带
50。在这种情况下,由于电池元件20经由两个粘接胶带50更牢固地固定在外装膜10上,因此能够进一步提高二次电池的物理耐久性。
[0162]
[变形例5]
[0163]
上述的二次电池使用了由多孔膜构成的单层的隔膜23。然而,虽然在此没有具体图示,但是也可以使用包括高分子化合物层的多层(层叠型)的隔膜23来代替单层的隔膜23。
[0164]
具体而言,层叠型的隔膜23包括具有一对面的多孔层(多孔膜)和配置在该多孔层的单面或两面上的高分子化合物层。这是因为,由于隔膜23相对于正极21以及负极22中的每一个的密合性提高,因此不易发生电池元件20的卷绕偏移。由此,即使发生电解液的分解反应等,二次电池也不易膨胀。高分子化合物层包含物理强度优异并且电化学稳定的聚偏氟乙烯等高分子化合物。
[0165]
需要说明的是,多孔层以及高分子化合物层中的一方或双方可以包含多个绝缘性粒子中的任意一种或两种以上。这是因为在二次电池发热时多个绝缘性粒子散热,因此该二次电池的安全性(耐热性)提高。绝缘性粒子是无机粒子以及树脂粒子等。无机粒子的具体例子是氧化铝、氮化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛、氧化镁以及氧化锆等的粒子,树脂粒子的具体例子是丙烯酸树脂以及苯乙烯树脂等粒子。
[0166]
在制作层叠型的隔膜23的情况下,制备了包含高分子化合物以及有机溶剂等的高分子溶液,然后将高分子溶液涂布在多孔层的单面或两面上。此外,也可以使多孔层浸渍在高分子溶液中。在这种情况下,也可以根据需要在高分子溶液中添加多个绝缘性粒子。
[0167]
在使用了该层叠型的隔膜23的情况下,锂离子也能够在正极21与负极22之间移动,因此能够得到相同的效果。
[0168]
[变形例6]
[0169]
上述的二次电池使用了作为液状的电解质的电解液。然而,虽然在此没有具体图示,但是也可以使用作为凝胶状的电解质的电解质层来代替电解液。
[0170]
在使用了电解质层的电池元件20中,正极21以及负极22隔着隔膜23以及电解质层卷绕。该电解质层介于正极21与隔膜23之间,并且介于负极22与隔膜23之间。
[0171]
具体而言,电解质层包含电解液以及高分子化合物,并且在该电解质层中,电解液由高分子化合物保持。这是因为可以防止电解液的漏液。电解液的结构如上所述。高分子化合物包含聚偏氟乙烯等。在形成电解质层的情况下,在制备包含电解液、高分子化合物以及有机溶剂等的电解质溶液之后,将电解质溶液涂布在正极21以及负极22中的每一个的单面或两面上。
[0172]
即使在使用了该电解质层的情况下,锂离子也能够经由电解质层在正极21与负极22之间移动,因此能够得到相同的效果。
[0173]
<3.二次电池的用途>
[0174]
接着,对上述的二次电池的用途(应用例)进行说明。
[0175]
二次电池的用途只要是能够将二次电池主要作为驱动用的电源或电力蓄积用的电力存储源等利用的机械、设备、器具、装置以及系统(多个设备等的集合体)等即可,没有特别限定。作为电源使用的二次电池可以是主电源,也可以是辅助电源。主电源是优先使用的电源,与有无其他电源无关。辅助电源可以是代替主电源而使用的电源,也可以是根据需
要从主电源切换的电源。在使用二次电池作为辅助电源的情况下,主电源的种类不限于二次电池。
[0176]
二次电池的用途的具体例子如下。摄像机、数字静态照相机、移动电话、笔记本电脑、无绳电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视机以及便携式信息终端等电子设备(包括便携式电子设备。)。电动剃须刀等便携式生活器具。备用电源以及存储卡等存储用装置。电钻以及电锯等电动工具。作为可装卸的电源搭载于笔记本电脑等的电池包。起搏器以及助听器等医用电子设备。电动汽车(包括混合动力汽车。)等电动车辆。防备紧急情况等而预先蓄积电力的家用电池系统等电力存储系统。在这些用途中,可以使用一个二次电池,也可以使用多个二次电池。
[0177]
其中,电池包应用于电动车辆、电力存储系统以及电动工具等比较大型的设备等是有效的。电池包可以使用单电池,也可以使用电池组。电动车辆是将二次电池作为驱动用电源而工作(行驶)的车辆,如上所述,也可以是同时具备二次电池以外的驱动源的汽车(混合动力汽车等)。电力存储系统是使用二次电池作为电力存储源的系统。在家用电力存储系统中,由于电力蓄积在作为电力存储源的二次电池中,因此能够利用该电力来使用家用的电气产品等。
[0178]
在此,对二次电池的应用例的一例具体说明。以下说明的应用例的结构仅是一例,因此能够适当变更。
[0179]
图12示出了电池包的框架结构。在此说明的电池包是使用了一个二次电池的简易型的电池包(所谓的软包),搭载在以智能手机为代表的电子设备等中。
[0180]
如图12所示,该电池包具备电源71和电路基板72。该电路基板72连接至电源71,并且包括正极端子73、负极端子74以及温度检测端子75(所谓的t端子)。
[0181]
电源71包括一个二次电池。在该二次电池中,正极引线连接至正极端子73,负极引线连接至负极端子74。由于该电源71能够经由正极端子73以及负极端子74与外部连接,因此能够进行充放电。电路基板72包括控制部76、开关77、热敏电阻元件(positive temperature coefficient(ptc):正温度系数元件)78、温度检测部79。另外,也可以省略ptc元件78。
[0182]
控制部76包括中央运算处理装置(cpu:central processing unit:中央处理器)以及存储器等,控制电池包整体的动作。该控制部76根据需要进行电源71的使用状态的检测以及控制。
[0183]
需要说明的是,当电源71(二次电池)的电压达到过充电检测电压或过放电检测电压时,控制部76切断开关77,从而使充电电流不流过电源71的电流路径。另外,控制部76在充电时或放电时流过大电流时,通过切断开关77来阻断充电电流。过充电检测电压以及过放电检测电压没有特别限定。例如,过充电检测电压为4.2v
±
0.05v,过放电检测电压为2.4v
±
0.1v。
[0184]
开关77包括充电控制开关、放电控制开关、充电用二极管以及放电用二极管等,根据控制部76的指示来切换电源71与外部设备的连接的有无。该开关77包括使用了金属氧化物半导体的场效应晶体管(mosfet:metal-oxide-semiconductor field-effect transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等,基于开关77的导通电阻来检测充放电电流。
[0185]
温度检测部79包括热敏电阻等温度检测元件,使用温度检测端子75测量电源71的温度,并且将该温度的测量结果输出到控制部76。由温度检测部79测量的温度的测量结果用于在异常发热时控制部76进行充放电控制的情况,以及用于在计算剩余容量时控制部76进行校正处理的情况等。
[0186]
实施例
[0187]
对本技术的实施例进行说明。
[0188]
(实验例1~4以及比较例1~6)
[0189]
在制作二次电池之后,评价了该二次电池的性能。
[0190]
[二次电池的制作]
[0191]
通过以下说明的步骤,制作了图1~图6等所示的层压膜型二次电池(锂离子二次电池)。
[0192]
(正极的制作)
[0193]
首先,将91质量份的正极活性物质(licoo2)、3质量份的正极粘结剂(聚偏氟乙烯)和6质量份的正极导电剂(石墨)混合,由此制成正极合剂。接下来,将正极合剂投入到有机溶剂(n-甲基-2-吡咯烷酮)中,然后搅拌该有机溶剂,由此制备了糊状的正极合剂浆料。接下来,使用涂布装置将正极合剂浆料涂布在正极集电体21a(厚度=12μm的带状的铝箔)的两面上,然后使该正极合剂浆料干燥,由此形成了正极活性物质层21b。最后,使用辊压机对正极活性物质层21b进行压缩成型。由此,制成正极21。
[0194]
在制作正极21的情况下,根据在后工序中制作电池元件20(卷绕体)时正极21是否配置在最外周,调整了正极活性物质层21b的形成范围。具体而言,在正极21配置在最外周的情况下,在该最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕外侧面f1上没有形成正极活性物质层21b,而仅在卷绕内侧面f2上形成了正极活性物质层21b。另外,在正极21未配置在最外周的情况下,在该最外周的正极21中,在正极集电体21a的卷绕外侧面f1以及卷绕内侧面f2上分别形成了正极活性物质层21b。
[0195]
在表1中的“最外周”一栏中,示出了配置在电池元件20中的最外周的构成要素(正极21、负极22或隔膜23)。另外,在“活性物质层(卷绕外侧)”一栏中,示出了在配置于最外周的电极(正极21或负极22)中在卷绕外侧(卷绕外侧面f1)是否设置有活性物质层,在“活性物质层(卷绕内侧)”一栏中,示出了在配置于最外周的电极(正极21或负极22)中在卷绕内侧(卷绕内侧面f2)是否设置有活性物质层。在配置于最外周的电极是正极21的情况下,该“活性物质层”是指正极活性物质层21b,在配置于最外周的电极是负极22的情况下,该“活性物质层”是指负极活性物质层22b。
[0196]
(负极的制作)
[0197]
首先,将93质量份的负极活性物质(人造石墨)和7质量份的负极粘结剂(聚偏氟乙烯)混合,由此制成负极合剂。接下来,将负极合剂投入到有机溶剂(n-甲基-2-吡咯烷酮)中,然后搅拌该有机溶剂,由此制备了糊状的负极合剂浆料。接下来,使用涂布装置将负极合剂浆料涂布在负极集电体22a(厚度=15μm的带状铜箔)的两面上,然后使该负极合剂浆料干燥,由此形成负极活性物质层22b。最后,使用辊压机对负极活性物质层22b进行压缩成型。由此,在负极集电体22a的两面上形成负极活性物质层22b,制成负极22。
[0198]
在制作负极22的情况下,根据在后工序中制作电池元件20(卷绕体)时负极22是否
配置在最外周,调整了负极活性物质层22b的形成范围。具体而言,在负极22配置在最外周的情况下,在该最外周的负极22中,在负极集电体22a的卷绕外侧面f1上没有形成负极活性物质层22b,仅在卷绕内侧面f2上形成了负极活性物质层22b。另外,在负极22未配置在最外周的情况下,在该最外周的负极22中,在负极集电体22a的卷绕外侧面f1以及卷绕内侧面f2上分别形成了负极活性物质层22b。
[0199]
(隔膜的制作)
[0200]
向有机溶剂(n-甲基-2-吡咯烷酮)中投入高分子化合物(聚偏氟乙烯)之后,搅拌该有机溶剂,由此制备了高分子溶液。接下来,在多孔层(厚度=15μm的微多孔性聚乙烯膜)的两面涂布高分子溶液之后,使该高分子溶液干燥,由此形成高分子化合物层。由此,制成层叠型的隔膜23。
[0201]
(电解液的制备)
[0202]
向溶剂(碳酸亚乙酯以及碳酸二乙酯)中添加电解质盐(lipf6),然后搅拌了该溶剂。在这种情况下,溶剂的混合比(重量比)为碳酸亚乙酯∶碳酸二乙酯=30∶70,并且电解质盐的含量相对于溶剂为1mol/kg。由此,电解质盐溶解或分散在溶剂中,从而制备了电解液。
[0203]
(二次电池的组装)
[0204]
首先,使用电阻焊法将由铝制成的正极引线31焊接至正极21(正极集电体21a),并且将由镍制成的负极引线32焊接至负极22(负极集电体22a)。
[0205]
接下来,将正极21以及负极22隔着层叠型的隔膜23彼此层叠,然后以卷绕轴p为中心将正极21、负极22以及隔膜23卷绕,由此制成卷绕体。在这种情况下,如表1所示,正极21、负极22以及隔膜23以正极21以及负极22中的任一种配置在最外周的方式被卷绕。接下来,通过使用压力机等按压卷绕体,将卷绕体成型为扁平形状。
[0206]
接下来,在具有开口部的外装膜10的内侧面粘贴粘接胶带50(非热粘接层51以及热粘接层52)。作为外装膜10,使用了从内侧依次层叠有熔接层(厚度=30μm的聚丙烯膜)、金属层(厚度=40μm的铝箔)、表面保护层(厚度=25μm的尼龙膜)的铝层压膜。粘接胶带50的结构,即非热粘接层51以及热粘接层52各自的形成材料(种类)以及粘接对象如表1所示。如上所述,热粘接层52包含取向聚苯乙烯的粘接胶带50(取向聚苯乙烯胶带)是所谓的ops(注册商标)胶带。在这种情况下,经由非热粘接层51将粘接胶带50粘接在外装膜10上。
[0207]
接下来,从开口部将卷绕体收容在外装膜10的内部,然后从该开口部将电解液注入到外装膜10的内部。
[0208]
接下来,使在开口部彼此对置的外装膜10(熔接层)彼此相互热熔接,将正极引线31以及负极引线32分别从外装膜10导出到外部。在这种情况下,将密封膜41(厚度=5μm的聚丙烯膜)插入到外装膜10与正极引线31之间,并且将密封膜42(厚度=5μm的聚丙烯膜)插入到外装膜10与负极引线32之间。由此,电解液浸渍在卷绕体中,从而制成作为卷绕电极体的电池元件20,并且由于外装膜10被密封,因此将电池元件20封入该外装膜10的内部。因此,组装成具备外装膜10以及电池元件20的二次电池。
[0209]
最后,使用加热式的压力机,在粘接胶带50的设置部位一边对二次电池进行加热一边进行加压(加热时的温度=70℃,加压时的压力=10kg/cm2)。由此,粘接胶带50经由热粘接层52粘接在电池元件20上,因此该外装膜10以及电池元件20经由粘接胶带50彼此粘接。因此,电池元件20经由粘接胶带50固定在外装膜10上。
[0210]
(二次电池的稳定化)
[0211]
在常温环境中(温度=23℃),使组装后的二次电池充放电1个循环。在充电时,以0.1c的电流进行恒流充电直至电压达到4.2v,然后以该4.2v的电压进行恒压充电直至电流达到0.05c。在放电时,以0.1c的电流进行恒流放电直至电压达到3.0v。0.1c是指将电池容量(理论容量)在10小时内完全放电的电流值,0.05c是指将电池容量在20小时内完全放电的电流值。
[0212]
由此,在负极22等的表面上形成覆膜,从而使二次电池的状态稳定化。因此,完成了层压膜型二次电池。
[0213]
[比较用的二次电池的制作]
[0214]
需要说明的是,为了进行比较,除了在卷绕体的制作工序中,正极21、负极22以及隔膜23以隔膜23配置在最外周的方式被卷绕以外,通过相同的步骤制作了二次电池。
[0215]
另外,为了进行比较,除了使用了粘接膜来代替粘接胶带50以外,通过相同的步骤制作了二次电池。该粘接膜除了不包含非热粘接层51以外,具有与粘接胶带50的结构相同的结构,更具体而言,是取向聚苯乙烯膜(所谓的ops(注册商标)膜)。在这种情况下,通过对粘接膜(取向聚苯乙烯膜)进行加热以及加压,将该粘接膜分别粘接在外装膜10以及电池元件20上。
[0216]
[性能的评价]
[0217]
对二次电池的性能(物理耐久性)进行了评价,得到表1所示的结果。
[0218]
在评价物理耐久性的情况下时,除了将自然落下试验-方法2(重复)的落下高度变更为1000mm以外,通过按照jis 60068-2-31:2013(环境试验方法-电气
·
电子-第2-31部分:落下试验以及翻倒试验方法)进行二次电池的落下试验,确认了该落下试验后的二次电池的状态。
[0219]
在这种情况下,在进行了50次落下试验之后,重复进行确认该二次电池的状态的作业,由此调查了该二次电池不破损而维持正常的落下次数的最大值(耐久次数(次))。在确认二次电池的状态的情况下,以下情况中的任一种情况会被判定为该二次电池破损:二次电池的电压比落下试验前的电压低的情况;不能测量二次电池的电压的情况;以及二次电池的1khz阻抗显著上升的情况。
[0220]
此外,通过将完成后的二次电池拆解,回收分别粘接在外装膜10以及电池元件20上的粘接胶带50,然后测量了经由该粘接胶带50粘接在电池元件20的外装膜10上的粘接强度(gf)。在这种情况下,使用外装膜10(宽度=19mm,长度=75mm)进行了180
°
剥离试验(拉伸速度=5mm/秒)。
[0221]
[表1]
[0222][0223]
[考察]
[0224]
如表1所示,二次电池的物理耐久性根据外装膜与电池元件的粘接状况而变动。
[0225]
具体而言,在使用了正极21以及负极22中的任一个配置在最外周,非热粘接层51粘接在电池元件20上并且热粘接层52粘接在外装膜10上的粘接胶带150的情况下(比较例1、2),由于粘接强度降低,因此耐久次数也减少。
[0226]
另外,在使用了层叠型的隔膜23配置在最外周,非热粘接层51粘接在电池元件20(或外装膜10)上并且热粘接层52粘接在外装膜10(或电池元件20)上的粘接胶带150的情况下(比较例3、4),由于高分子化合物层从多孔层剥离,粘接强度显著降低,因此耐久次数也显著减少。
[0227]
需要说明的是,在使用了粘接膜的情况(比较例5、6)下,得到了与隔膜23配置在最外周的情况(比较例3、4)大致相同的结果。即,由于粘接强度显著降低,因此耐久次数也显著减少。
[0228]
与此相对,在使用了正极21以及负极22中的任一个配置在最外周,非热粘接层51粘接在外装膜10上并且热粘接层52粘接在电池元件20上的粘接胶带50的情况下(实施例1~4),由于粘接强度增加,因此耐久次数也增加。
[0229]
在这种情况下,特别是,当在最外周的正极21中在卷绕内侧面f2上设置有正极活性物质层21b时(实施例1),与在最外周的正极21中在卷绕内侧面f2上未设置有正极活性物质层21b的情况(实施例3)相比,粘接强度增加,因此耐久次数也增加。
[0230]
同样地,当在最外周的负极22中在卷绕内侧面f2上设置有负极活性物质层22b时(实施例2),与在最外周的负极22中在卷绕内侧面f2上未设置有负极活性物质层22b的情况(实施例4)相比,粘接强度增加,因此耐久次数也增加。
[0231]
[总结]
[0232]
根据表1中所示的结果,在包括彼此对置地卷绕的正极21以及负极22的电池元件20收纳在可挠性的外装膜10的内部并且在该外装膜10以及电池元件20上分别粘接有粘接胶带50的情况下,当正极21以及负极22以正极21或负极22配置在最外周的方式被卷绕,并且当粘接胶带50包括粘接在外装膜10上的非热粘接层51以及粘接在电池元件20上的热粘接层52(取向聚苯乙烯)时,粘接强度增加,因此耐久次数也增加。因此,在二次电池中得到了优异的物理耐久性。
[0233]
以上,虽然列举一个实施方式以及实施例对本技术进行了说明,但本技术的结构并不限定于在一个实施方式以及实施例中说明的结构,能够进行各种变形。
[0234]
具体而言,虽然对电极反应物质是锂的情况进行了说明,但该电极反应物质没有特别限定,因此,如上所述,电极反应物质可以是钠以及钾等其他碱金属,也可以是铍、镁以及钙等碱土类金属。此外,电极反应物质也可以是铝等其他轻金属。
[0235]
本说明书中记载的效果仅是例示,因此本技术的效果并不限定于本说明书中记载的效果。因此,本技术也可以得到其他效果。
再多了解一些

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