非水電解質電池及電池組件的制作方法

非水電解質電池及電池組件的制作方法
【專利摘要】按照實施方案，提供包含外裝構件、負極端子（4）、電極組（5）、負極引線（11）、放氣閥（13）、以及氣體放出部（16）的非水電解質電池。外裝構件具有外裝罐（1）及蓋（2）。負極端子（4）設置在外裝構件內。電極組（5）配置在外裝構件內，包含正極（6）及負極（7）。負極引線（11）與負極端子（4）及負極（7）進行電連接。放氣閥（13）設置在外裝構件內。氣體放出部（16）含有沸石系多孔性物質，為了使可從負極引線（11）傳熱而配置在外裝構件內。
【專利說明】非水電解質電池及電池組件
【技術領域】
[0001 ] 本發明的實施方案涉及非水電解質電池及電池組件。
【背景技術】
[0002]非水電解質電池中，為了除去非水電解液中的殘留水分，已知可以采用具有吸水性的沸石系多孔性物質。這主要目的是由于通過除去非水電解質電池中的水分，可抑制電池反應以外的副反應，提高利用效率，抑制非水電解質中溶質與殘留水分發生水解所產生的酸。
[0003]另一方面，該沸石系多孔性物質，除水分以外，根據分子的有效直徑，可以吸附鹵素氣體、硫化氫氣體、二氧化碳、烴、醇、芳香族化合物等各種分子。著眼于該各種分子的吸著能，已知為了捕集電池反應以外的副反應所產生的氣體，可采用沸石系多孔性物質。
[0004]非水電解質電池，即使超過規定容量繼續充電時(所謂過充電)，因電解液的電化學分解?熱分解而發熱，因電極與電解液的化學反應而發熱，因電極活性物質自身的熱分解而發熱，作為電池，有時達到熱擊穿。為了解決該課題，已知在外裝構件采用金屬罐的密閉型電池中，采用放氣閥，用于當過充電時因作為副反應發生的氣體而使電池內壓上升達到某個壓力時，釋放外裝構件內部的氣體。通過放氣閥的開放，外部氣體進入外裝構件內，使電池溫度降低，可防熱擊穿于未然。當該放氣閥的開放壓過低時，擔心通常使用時打開放氣閥，另一方面，當放氣閥開放壓過高時，在放氣閥開放前，電池有時發生熱擊穿。
[0005]【現有技術文獻】
[0006]【專利文獻】
[0007]【專利文獻I】特開2010-205546號公報
[0008]【專利文獻2】特開2003-151558號公報
[0009]【專利文獻3】特開2008-146963號公報
[0010]【專利文獻4】特開2001-202990號公報
[0011]【專利文獻5】特開2001-155790號公報
[0012]【專利文獻6】特開2003-77549號公報

【發明內容】

[0013]發明要解決的課題
[0014]本發明擬解決的課題是提供:過充電時安全性優異的非水電解質電池與包含該非水電解質電池的電池組件。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]按照實施方案，提供包含外裝構件、負極端子、電極組、負極引線、放氣閥、以及氣體放出部的非水電解質電池。外裝構件具有外裝罐及蓋。負極端子設置在外裝構件上。電極組配置在外裝構件內，包含正極及負極。負極引線與負極端子和負極進行電連接。放氣閥設置在外裝構件上。氣體放出部為使可從負極引線傳熱而配置在外裝構件內，含有沸石系多孔性物質。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為第I的實施方案涉及的非水電解質電池的分解立體圖。
[0018]圖2為圖1的非水電解質電池使用的電極組的部分展開立體圖。
[0019]圖3A為表示圖1的非水電解質電池使用的安全閥變更例的平面圖。
[0020]圖3B為表示圖1的非水電解質電池使用的安全閥變更例的平面圖。
[0021]圖4為第I實施方案涉及的又一非水電解質電池的分解立體圖。
[0022]圖5為第I實施方案涉及的又一非水電解質電池的分解立體圖。
[0023]圖6為表示第2實施方案涉及的電池組件的電路的方塊圖。
[0024]圖7為比較例的非水電解質電池的部分切口立體圖。
【具體實施方式】
[0025]以下對實施方案參照附圖進行說明。
[0026](第I實施方案)
[0027]按照第I實施方案，提供包含外裝構件、電極組、負極引線、放氣閥、氣體放出部的非水電解質電池。外裝構件具有外裝罐與外裝罐開口部上配置的蓋。負極端子設置于外裝罐或蓋上。電極組包含正極及負極，并且配置于外裝構件內。負極引線與負極端子及負極進行電連接。放氣閥設置于外裝罐或蓋上。氣體放出部含有沸石系多孔性物質。另外，氣體放出部為使可從負極引線傳熱而配置在外裝構件內。
[0028]第I實施方案之一例示于圖1?圖3A、圖3B。圖1所示的電池為密閉型的方形非水電解質電池。非水電解質電池具有外裝罐1、蓋2、正極外部端子3、負極外部端子4、與電極組5。由外裝罐I與蓋2構成外裝構件。
[0029]外裝罐I為有底方筒形狀，例如由鋁、鋁合金、鐵或不銹鋼等金屬形成。
[0030]如圖2所示，扁平型的電極組5，正極6與負極7在其間通過隔膜8卷繞成扁平形狀。正極6包含:例如由金屬箔構成的帶狀正極集電體、與正極集電體的長邊平行的一端部構成的正極集電接頭6a、至少除正極集電接頭6a的部分外于正極集電體上形成的正極活性物質含有層6b。另一方面，負極7包含:例如由金屬箔構成的帶狀負極集電體、與負極集電體的長邊平行的一端部構成的負極集電接頭7a、至少除負極集電接頭7a的部分外于負極集電體上形成的負極活性物質含有層7b。
[0031]這樣的正極6、隔膜8及負極7，其正極集電接頭6a在電極組的卷繞軸方向從隔膜8突出，并且，負極集電接頭7a，在其反向從隔膜8突出，正極6及負極7的位置錯開一點進行卷繞。通過這種卷繞，電極組5，如圖2所示，卷繞成螺旋狀的正極集電接頭6a從一個端面突出，并且，卷繞成螺旋狀的負極集電接頭7a從另一個端面突出。電解液(未圖示)浸潰電極組5。
[0032]如圖1所示，正極集電接頭6a及負極集電接頭7a分別以電極組的卷繞中心附近為界分成二束。導電性的夾持構件9具有:近似-字狀的第1、第2夾持部9a、％、把第I夾持部9a與第2夾持部9b進行電連接的連結部9c。正負極集電接頭6a、7a，一束由第I夾持部9a夾持，并且另一束由第2夾持部9b夾持。
[0033]正極引線10具有:近似長方形的支持板10a、于支持板IOa上開口的貫通孔10b、從支持板IOa分成二股且延伸至下方的短書本狀的集電部10c、10d。另一方面，負極引線11具有:近似長方形的支持板I la、支持板Ila上開口的貫通孔I lb、從支持板Ila分成二股且延伸至下方的短書本狀的集電部llc、lld。
[0034]正極引線10，在集電部10c、IOd之間夾住夾持構件9。集電部IOc配置在夾持構件9的第I夾持部9a上。集電部IOd配置于第2夾持部9b中。集電部10c、10d、第1、第2夾持部9a、9b、正極集電接頭6a，例如，采用超聲波焊接進行接合。由此，電極組5的正極6與正極引線10，通過正極集電接頭6a進行電連接。
[0035]負極引線11，在集電部IlcUld之間夾住夾持構件9。集電部Ilc配置在夾持構件9的第I夾持部9a上。另一方面，集電部Ild配置在第2夾持部9b上。集電部11c、lid、第1、第2夾持部9a、9b、負極集電接頭7a，例如，通過超聲波焊接進行接合。由此，電極組5的負極7與負極引線11，通過負極集電接頭7a進行電連接。
[0036]正負極引線10、11及夾持構件9的材質，未作特別限定，優選與正負極外部端子
3、4相同的材質。例如，當外部端子的材質為鋁或鋁合金時，導線的材質優選鋁、鋁合金。另外，當外部端子為銅時，導線的材質優選為銅等。
[0037]矩形板狀的蓋2，在外裝罐I的開口部上，例如采用激光進行焊接。蓋2例如由鋁、鋁合金、鐵或不銹鋼等金屬形成。蓋2與外裝罐1，優選由相同種類的金屬形成。電解液的注液口 12，于蓋2上開口，電解液注入后用密封蓋(未圖示)進行密封。
[0038]在蓋2外面的中央附近設置放氣閥13。放氣閥13具有:蓋2的外面上設置的矩形狀的凹部13a、和在凹部13a內設置的X字狀的溝部13b。溝部13b，例如，在蓋2的板厚方向采用壓制成型而形成。放氣閥13的溝部13b的形狀，不限于圖1所示的形狀，例如，可以采用圖3A所示的直線狀、圖3B所示那樣的直線部的兩端分成二股的形狀。
[0039]蓋2的外面，在中間夾住放氣閥13的兩側，配置正負極外部端子3、4。絕緣襯墊14，配置在正負極外部端子3、4與蓋2之間，使正負極外部端子3、4與蓋2進行電絕緣。正極用及負極用的內部絕緣體15分別具有貫通孔15a，并且，配置在蓋2的內面。一個內部絕緣體15，配置在蓋2的內面中與正極外部端子3對應的場所，另一個內部絕緣體15，配置在蓋2的內面中與負極外部端子4對應的場所。絕緣襯墊14及內部絕緣體15，優選任何一個均為樹脂成型品。
[0040]正極外部端子3對絕緣襯墊14、蓋2、內部絕緣體15的貫通孔15a及正極引線10的支持板IOa的貫通孔IOb進行鉚接固定。另一方面，負極外部端子4對絕緣襯墊14、蓋
2、內部絕緣體15的貫通孔15a及負極引線11的支持板Ila的貫通孔Ilb進行鉚接固定。由此，正負極外部端子3、4及蓋2，可以在確保絕緣性與氣密性的狀態下進行固定，另外，正負極外部端子3、4與正負極引線10、11，在確保電連接的狀態下進行固定。
[0041]在負極活性物質使用碳系材料的鋰離子二次電池時，正極外部端子3使用例如鋁或鋁合金，負極外部端子4，例如使用銅、鎳、鍍鎳的鐵等金屬。另外，當負極活性物質使用鈦酸鋰時，除上述外，負極外部端子使用鋁或鋁合金也可以。
[0042]氣體放出部16含有沸石系多孔質物質。當氣體放出部16的溫度上升達到150°C左右時，由于氣體放出反應比氣體吸收反應優先而放出氣體。氣體放出部16變成矩形的小球狀。氣體放出部16，在蓋2的內面與放氣閥13相向配置。氣體放出部16與負極引線11間的傳熱，通過傳熱部17來進行。傳熱部17由帶狀的傳熱性材料構成。傳熱部17 —端配置在氣體放出部16上，并且，另一端配置在負極引線11的支持板Ila上。氣體放出部16與傳熱部17發生接觸為宜，但與傳熱部17，例如也可通過粘結劑等進行固定。另外，傳熱部17最好與負極引線11的支持板I Ia進行接觸，與負極引線11的支持板Ila,例如，也可通過焊接進行固定。焊接方法未作特別限定，例如，可以舉出超聲波焊接、激光焊接。
[0043]氣體放出部16所含的沸石系多孔質物質，未作特別限定，優選化學式Na12〔(AlO2)12 (SiO2) 12〕.27Η20(商品名:分子篩、4Α型)。這是由于過充電時發生的氣體主成分二氧化碳及烴被良好的吸附。另外，化學式Ca12〔(A102)12(Si02)12〕*27H20(商品名:分子篩、5A型)、Na86〔(AlO2)86(SiO2) 1(Ι〕.276Η20(商品名:分子篩、13Χ型)，由于吸附過充電時發生的氣體主成分二氧化碳及烴，是優選的。另一方面、化學式K12〔(AlO2) 12 (SiO2) 12〕.27Η20(商品名:分子篩、3Α型)，由于不吸附過充電時發生的氣體中所含的二氧化碳及烴，故效果存在不充分的可能性。
[0044]氣體放出部16，優選進一步含有可與沸石系多孔性物質混合的聚烯烴系樹脂。通過在沸石系多孔質物質中混合聚烯烴系樹脂，氣體放出部16變成絕緣體，由于作為絕緣構件一部分發揮功能，故氣體放出部16可在電極組5與蓋2之間緊密配置，并且可不減少電池能量密度地配置。對聚烯烴系樹脂未作特別限定，例如，可以舉出聚丙烯、聚乙烯
坐寸ο
[0045]沸石系多孔性物質的重量，當非水電解質電池重量為100重量％時，優選處在0.001重量％?4重量％的范圍內。由此，可不損傷電池的重量能量密度，更加提高過充電時的安全性。沸石系多孔性物質重量的更優選的范圍為0.01重量％?3重量％。
[0046]氣體放出部16既可接觸蓋2的內面，也可從蓋2的內面離開進行配置。當在蓋2的內面與氣體放出部16之間設置間隙時，為了提高過充電時的安全性，氣體放出部16與蓋2內面的距離，當電池高度定為100%時，優選在5%以下。
[0047]氣體放出部16中，在與放氣閥13對向面的相反側的面，配置氣體不透過的隔離層是優選的。為了把從氣體放出部16放出的氣體，抑制擴散至放氣閥13以外的場所，可把從氣體放出部16放出的氣體集中在放氣閥13，使放氣閥13迅速啟動。氣體不透過的隔離層，除與放氣閥13對向面的相反側的面以外，可在氣體放出部16的側面上形成。對氣體不透過的隔離層，未作特別限定，例如，可以舉出金屬箔。
[0048]傳熱部17的傳熱性材料，未作特別限定，優選鋁、以鋁作主成分的材料、鎳。由于鋁是輕金屬，當采用鋁或鋁作為主成分的材料時，可以抑制電池重量的增加。
[0049]在圖1?圖3Α、圖3Β中，使用由帶狀板材構成的傳熱部17，傳熱部17的形狀不限于此。例如，可以使用圖4及圖5所示形狀的傳熱部17。圖4及圖5中對與圖1?圖3Α、圖3Β同樣的構件，給予相同符號，說明省略。
[0050]如圖4所示，傳熱部17，由比氣體放出部16面積大的傳熱性材料片構成。氣體放出部16配置在傳熱部17上，與放氣閥13相向。傳熱部17中，把未配置氣體放出部16的短邊部，配置在負極引線11的支持板Ila上。氣體放出部16與傳熱部17發生接觸為宜，與傳熱部17例如也可通過粘結劑等進行固定。另外，傳熱部17與負極引線11的支持板Ila發生接觸為宜，與負極引線11的支持板Ila例如也可通過焊接進行固定。焊接方法未作特別限定，例如，可以舉出超聲波焊接、激光焊接。
[0051]另外，如圖5所示，傳熱部17由具有用于盛放氣體放出部16的凹部17a的傳熱性材料板構成。氣體放出部16收容在傳熱部17的凹部17a內，與放氣閥13相向。傳熱部17中，把遠離凹部17a的短邊部，配置在負極引線11的支持板Ila上。氣體放出部16與傳熱部17進行接觸為宜，與傳熱部17例如也可通過粘結劑等進行固定。另外，傳熱部17與負極引線11的支持板Ila進行接觸為宜，與負極引線11的支持板Ila,例如也可通過焊接進行固定。對焊接方法未作特別限定，例如，可以舉出超聲波焊接、激光焊接。
[0052]在圖4及圖5所示的電池中，在與氣體放出部16的放氣閥13對向面的相反側的面(以下稱作非對向面)上配置傳熱部17。氣體放出部16的非對向面上形成的傳熱部17，發揮氣體不透過的隔離層功能。其結果是，因溫度上升從氣體放出部16放出的氣體集中在放氣閥13，使放氣閥13迅速啟動。由此，可更加提高過充電時的安全性。
[0053]圖1~圖5中，氣體放出部16與負極引線11通過傳熱部17進行連接，但不限于此，例如、氣體放出部16也可直接配置在負極引線11的支持板Ila上。另外，氣體放出部16的形狀不限于矩形小球狀，例如，也可以是圓形小球、多邊形小球等。
[0054]圖1~圖5中，外裝罐及蓋由金屬形成，也可由例如聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、氯三氟乙烯-乙烯共聚物等樹脂形成。另外，外裝罐的形狀，不限于方型，例如，可以是圓筒型等。
[0055]以下對正極、負極、隔膜、非水電解質等各構件進行說明。
[0056]I)正極
[0057]該正極具有:正極集電體、以及上述集電體的一面或兩面上負載的含活性物質、導電劑及粘結劑的正極活性物質含有層。
[0058]該正極，例如，在正極活性物質中添加導電劑及粘結劑，使其在適當的溶劑中懸浮，把該懸浮物在鋁箔等集電體上涂布、干燥、壓制，使成帶狀電極而制成。
[0059]正極活性物質，可以舉出各種氧化物、硫化物等。例如，可以舉出二氧化錳(MnO2)、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳、鋰錳復合氧化物(例如，LixMn2O4或LixMnO2)、鋰鎳復合氧化物(例如，LixNiO2)、鋰鈷復合氧化物(LixCoO2)、鋰鎳鈷復合氧化物{例如，LixNi1TzCoyMzO2(M為選自Al、Cr及Fe構成的組中的至少I種元素)、0蘭y蘭0.5、O ^ z ^ 0.1}、鋰錳鈷復合氧化物{例如LixMni_y_zCoyMz02 (M為選自Al'Cr及Fe構成的組中的至少I種元素)、0蘭y蘭0.5、0蘭z蘭0.1}、鋰錳鎳復合化合物{例如LixMn1/3Ni1/3Co1/302或LixMnl72Nil72O2等為選自Co、Cr、Al及Fe構成的組中的至少I種元素，1/3蘭y蘭1/2)}、尖晶石型鋰錳鎳復合氧化物(例如，LixMn2_yNiy04)、具有橄欖石結構的鋰磷氧化物(例如，LixFePO4' LixFe1^yMnyPO4, LixCoPO4 等)、硫酸鐵(例如 Fe2 (SO4) 3)、釩氧化物(例如V2O5)等。另外，聚苯胺或聚呲咯等導電性聚合物材料、二硫化物系聚合物材料、硫(S)、氟化炭等有機材料及無機材料。還有，上述優選的范圍未作記載，X、y、z優選O以上I以下的范圍。
[0060]更優選的正極活性物質，可以舉出鋰錳復合氧化物、鋰鎳復合氧化物、鋰鈷復合氧化物、鋰鎳鈷復合氧化物、鋰錳鎳復合化合物、尖晶石型鋰錳鎳復合氧化物、鋰錳鈷復合氧化物、鋰磷酸鐵等。當采用這些正極活性物質時，可得到高的電池電壓。
[0061]導電劑，例如可以舉出炭黑、石墨(石墨)、石墨烯、富勒烯類、焦炭等。其中，優選炭黑、石墨，作為炭黑，可以舉出乙炔黑、科琴黑、爐黑等。
[0062]作為粘結劑，例如，可以舉出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、氟系橡月父等。
[0063]正極活性物質、導電劑及粘結劑的配合比，優選正極活性物質80~95重量％、導電劑3~20重量％、粘結劑2~7重量％的范圍。
[0064]正極集電體優選由鋁箔或鋁合金箔形成。鋁箔及鋁合金箔的平均結晶粒徑，優選50 μ m以下。更優選30 μ m以下。尤其優選5 μ m以下。通過使平均結晶粒徑達到50 μ m以下，鋁箔或鋁合金箔的強度可飛躍增大，采用高的壓制壓力，正極可達到高密度化，使電池容量增大。
[0065]平均結晶粒徑可按下式求出。集電體表面的組織采用光學顯微鏡進行組織觀察，求出ImmX Imm內存在的晶粒數η。采用該η,從S=lxl06/n ( μ m2)求出平均結晶粒子面積
S。從得到的S值依下述(A)式算出平均結晶粒徑(1(μπι)。
[0066]d=2 (S/ π )1/2 (A)
[0067]鋁箔及鋁合金箔的平均結晶粒徑，受材料組織、雜質、加工條件、熱處理經歷以及退火條件等多個因子的復雜影響 。結晶粒徑，在集電體的制造工序中，可使上述諸因子進行組合來調制。
[0068]鋁箔及鋁合金箔的厚度在20 μ m以下、更優異15 μ m以下。鋁箔的純度優選99質量％以上。作為鋁合金，優選含鎂、鋅、硅等元素的合金。另一方面，鐵、銅、鎳、鉻等過渡金屬的含有量優選I質量％以下。
[0069]2)負極
[0070]該負極具有:集電體、以及在上述集電體的一個面或兩面上負載的含負極活性物質、導電劑及含粘結劑的負極活性物質含有層。該負極，例如，在粉末狀的負極活性物質中添加導電劑及粘結劑，使這些材料在適當的溶劑中懸浮，把該懸浮物(淤漿)在集電體上涂布、干燥、壓制，作為帶狀電極而制成。
[0071]集電體可以采用，例如銅箔、鋁箔或鋁合金箔。構成集電體的鋁箔或鋁合金箔具有50 μ m以下、更優選30 μ m以下、尤其優選5 μ m以下的平均結晶粒徑。平均結晶粒徑，可采用上述方法求出。通過使鋁箔或鋁合金箔的平均結晶粒徑達到50 μ m以下，可以使鋁箔或鋁合金箔的強度飛躍增大。因此，提高壓制時的壓力，可使負極活性物質含有層達到高密度，使負極容量增大。另外，可以防止高溫環境下(40°C以上)，過放電循環時的集電體的溶解?腐蝕老化。因此，可以抑制負極阻抗的上升。另外，還可以使輸出功率特性、急速充電、充放電循環特性提高。
[0072]鋁箔或鋁合金箔的平均結晶粒徑，受材料組織、雜質、加工條件、熱處理經歷、以及退火處理條件等多個因子的復雜影響而變化。結晶粒徑，在集電體的制造工序中，使上述諸因子進行組合來調制。
[0073]鋁箔或鋁合金箔的厚度優選20 μ m以下、更優選15 μ m以下。鋁箔具有99質量％以上的純度是優選的。鋁合金優選含鎂、鋅、硅等元素的合金。作為合金成分所含的鐵、銅、鎳、鉻等過渡金屬，優選為I質量％以下。[0074]另外，當集電體采用鋁箔時，作為傳熱部17的傳熱性材料，鋁是優選的，當集電體采用銅箔時，由于鎳的焊接容易，是優選的。
[0075]作為負極活性物質，例如，可以舉出鋰鈦復合氧化物。鋰鈦復合氧化物，例如、可以舉出含有選自Li4+xTi5012(x為通過充放電反應在-1 ^ X ^ 3的范圍內變化)表示的尖晶石型鈦酸鋰、斜方錳礦型Li2+xTi307 (x為通過充放電反應在-1 f X = 3的范圍內變化)、Ti與P、V、Sn、Cu、Ni及Fe構成的組中的至少I種元素的金屬復合氧化物等。作為含有選自Ti與P、V、Sn、Cu、Ni及Fe構成的組中的至少I種元素的金屬復合氧化物，例如，可以舉出 Ti02-P205、TiO2-V2O5, TiO2-P2O5-SnO2、TiO2-P2O5-MeO(Me 為選自 Cu、Ni 及 Fe 構成的組中的至少I種元素)。該金屬復合氧化物的結晶性低，結晶相與非晶相共存或非晶相單獨存在的微型結構是優選的。該微型結構的金屬復合氧化物，可使循環性能大幅提高。這些金屬復合氧化物，可通過充電插入鋰而變成鋰鈦復合氧化物。鋰鈦復合氧化物中的尖晶石型鈦酸鋰，其循環特性優異，是優選的。
[0076]其他負極活性物質，例如，可以舉出碳質物或金屬化合物。
[0077]碳質物，例如，可以舉出天然石墨、人造石墨、焦炭、氣相成長碳纖維、中間相浙青系碳纖維、球狀碳、樹脂燒成碳。更優選的碳質物，可以舉出氣相成長碳纖維、中間相浙青系碳纖維、球狀碳。碳質物， 通過X線衍射，發現(002)面的面間隔CU優選0.34nm以下。
[0078]金屬化合物，可以采用金屬硫化物、金屬氮化物。金屬硫化物，例如可以采用TiS2等硫化鈦，例如MoS2等硫化鑰，例如FeS、FeS2、LixFeS2等硫化鐵。金屬氮化物，例如，可以采用鋰鈷氮化物(例如，LisCotN、0〈s〈4，0〈t〈0.5)。
[0079]導電劑，例如，可以舉出炭黑、石墨(石墨)、石墨烯、富勒烯類、焦炭等。其中，優選炭黑、石墨，作為炭黑，可以舉出乙炔黑、科琴黑、爐黑等。
[0080]粘結劑，例如，可以舉出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、氟系橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠等。
[0081]負極活性物質、導電劑及粘結劑的配合比例，優選負極活性物質73~96重量％、導電劑2~20重量％、粘結劑2~7重量％的范圍。
[0082]3)隔膜
[0083]隔膜，只要具有絕緣性的即可而未作特別限定，可以采用聚烯烴、纖維素、聚對苯二甲酸乙二醇酯、以及維尼龍等聚合物制作的多孔質膜或無紡布。隔膜材料既可以使用I種，或也可以組合2種以上使用。
[0084]4)非水電解質
[0085]該非水電解質含有非水溶劑及溶于該非水溶劑的電解質鹽。另外，非水溶劑中也可含有聚合物。
[0086]作為電解質鹽，可以舉出LiPF6、LiBF4, Li (CF3SO2)2N(雙三氟甲烷磺酰胺鋰；通稱 LiTFSI)、LiCF3SO3(通稱 LiTFS)、Li (C2F5SO2)2N(雙五氟乙磺酰胺鋰;通稱 LiBETI)、LiClO4' LiAsF6, LiSbF6' 雙草酸根合硼酸鋰(LiB (C2O4) 2 (通稱 LiBOB))、二氟(草酸根合)硼酸鋰(LiF2BC2O4)、二氟(三氟-2-氧撐-2-三氟-甲基丙酸酯(2-)-0，0)硼酸鋰(LiBF2(OCOOC(CF3)2)(通稱LiBF2(HHIB)))等鋰鹽。這些電解質鹽，既可使用一種，也可二種以上混合使用。特優選LiPF6、LiBF4。
[0087]電解質鹽濃度在1.5M以上、3M以下的范圍內是優選的。由此，可以提高流過高負荷電流時的性能。
[0088]作為非水溶劑，未作特別限定，可以舉出碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、1，2- 二甲氧基乙烷(DME)、Y - 丁內酯(GBL)、四氫呋喃(THF)、2_甲基四氫呋喃(2-MeHF)、1，3-二氧雜戊環、環丁砜、乙腈(AN)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸二丙酯(DPC)等。這些溶劑，既可使用一種，也可二種以上混合使用。
[0089]另外，也可往該非水電解質中添加添加劑。作為添加劑，未作特別限定，可以舉出碳酸亞乙酯(VC)、乙酸亞乙酯(VA)、丁酸亞乙酯、已酸亞乙酯、丁烯酸亞乙酯、兒茶酚碳酸酯、丙磺內酯等。添加劑的濃度，相對非水電解質100重量％優選0.1重量％以上、3重量％以下的范圍。更優選的范圍為0.5重量％以上、I重量％以下。
[0090]按照第I實施方案，可以得到過充電時安全性優異的電池。本發明人等進行悉心探討的結果發現，在外裝構件內配置含沸石系多孔性物質的氣體放出部，使可能與非水電解質電池的負極引線進行傳熱，在過充電試驗時，非水電解質電池，例如表面溫度在70?80°C附近(該溫度因電池形狀而異)的非水電解質電池，在達到熱擊穿前的溫度區域打開放氣閥，提高過充電時的安全性。這是由于，在過充電初期，非水電解質氧化分解產生的二氧化碳及烴吸附在沸石系多孔性物質上，負極與非水電解質的化學反應發生的熱，通過負極引線，傳給沸石系多孔性物質，通過此熱，在放出吸附氣體壓力下打開放氣閥所致。
[0091]此時，氣體放出部，配置在電極組與外裝構件配置的放氣閥之間是優選的。通過配置在該位置上，可以充當有效放出氣體的放氣閥。由于充當了有效放出氣體的放氣閥，故氣體放出部與放氣閥對置是優選的。
[0092](第2實施方案)
[0093]按照第2實施方案，提供含非水電解質電池的電池組件。非水電解質電池，可使用第I實施方案涉及的非水電解質電池。電池組件中所含的非水電解質電池(單電池)數，可以是I個或多個。當為具有多個單電池時，各單電池可串聯或并聯進行電連接。
[0094]對這種電池組件參照圖6進行詳細說明。多個單電池21，互相進行串聯電連接，構成組電池22。正極側導線23與組電池22的正極端子連接，其前端插在正極側接線柱24上，進行電連接。負極側導線25與組電池22的負極端子連接，其前端插入負極側接線柱26進行電連接。這些接線柱24、26，通過配線27、28，與保護電路29連接。
[0095]電熱調節器30檢測單電池21的溫度，其檢出信號送至保護電路29。保護電路29，在所定的條件下，把保護電路29與向外部機器的通電用端子31之間的正極側配線32a及負極側配線32b進行遮斷。所謂所定的條件，意指例如，電熱調節器30的檢出溫度達到所定溫度以上。另外，所謂所定的條件，意指檢出單電池21的過充電、過放電、過電流等時的條件。該過充電等的檢出，對每個單電池21或全部單電池21來進行。在檢測各個單電池21時，既可以檢測電池電壓，也可以檢測正極電位或負極電位。當為后者時，在各個單電池21中插入用作參照極的鋰電極。在圖6的情況下，單電池21分別與用于電壓檢出的配線33連接，通過這些配線33，把檢出信號送至保護電路29。
[0096]圖6中示出單電池21串聯連接的形態，為使電池容量增大，也可并聯連接。組裝好的電池組件，也可串聯、并聯連接。
[0097]另外，電池組件的式樣，可根據用途進行適當變更。作為電池組件的用途，優選大電流特性的循環特性優異。具體的是可以舉出數碼相機的電源用、二輪乃至四輪的混合型電動車、二輪乃至四輪的電動車、輔助自行車等車載用。特別適于車載用。
[0098]按照以上所詳述的第2實施方案的電池組件，含沸石系多孔性物質的氣體放出部，為使可與負極引線進行傳熱，由于外裝構件內含有配置的非水電解質電池，故在過充電時，在非水電解質電池達到熱擊穿前的溫度區域打開放氣閥，可以提高過充電時的安全性。
[0099]【實施例】
[0100]下面參照附圖，詳細地說明本發明的實施例。
[0101](實施例A-1)
[0102]〈正極的制作〉
[0103]正極活性物質采用LiCoO2,在其中分別配合:作為導電劑的石墨粉末以使相對正極全體達到8重量％的比例，作為粘結劑的PVdF以使相對正極全體配合達到5重量％，將這些分散在η-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中，制成淤漿。把得到的淤漿，在厚度15μπι鋁箔構成的集電體上，除一長邊外，經過涂布、干燥、壓制工序，制成電極密度3.3g/cm3的正極。
[0104]〈負極的制作〉 [0105]負極活性物質采用Li4Ti5O12，作為導電劑的石墨，以使相對負極全體達到10重量％，作為粘結劑的PVdF，以使相對負極全體達到3重量％，在η-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中進行混合，配制淤漿。把得到的淤漿，在厚度15 μ m的鋁箔構成的集電體上，除一長邊外，進行涂布、干燥、壓制，制成電極密度2.lg/cm3的負極。
[0106]<非水電解質的配制>
[0107]在PC與DEC以體積比(PC: DEC)達到1:2進行混合的混合溶劑中，溶解1.5M的LiPF6,得到非水電解質。
[0108]<氣體放出部的制作>
[0109]作為沸石系多孔性物質的分子篩(4A型)3g(非水電解質電池的重量作為100重量％時相當于0.6重量％)，成型為矩形小球狀，得到氣體放出部。
[0110]〈電池的組裝〉
[0111]用非水電解質浸潰聚乙烯制多孔質膜構成的厚度20 μ m的隔膜后，用該隔膜被覆正極，負極通過隔膜，與正極對向重疊、卷繞成螺旋狀，制成螺旋狀的電極組。把該電極組進行壓制，成型為扁平狀。在厚度0.3mm的鋁構成的罐形容器(外裝罐)中，插入成型為扁平狀的電極組。在蓋與電極組之間，把氣體放出部與放氣閥相向配置。放氣閥與氣體放出部的間隙達到2mm(電池高度為100%時相當于2%)。帶狀鋁板構成的傳熱部的一端，用粘結劑與氣體放出部粘接，另一端焊接在負極引線的支持板上。由此，制成圖1所示的厚度20mm、寬度120mm、高度IOOmm的重量500g的扁平型非水電解質電池。
[0112](實施例A-2)
[0113]如圖4所示，除在傳熱部17的上部配置氣體放出部16以外，制作與實施例A-1同樣的重量502g的扁平型非水電解質電池。
[0114](實施例A-3)
[0115]如圖5所示，除在傳熱部17的凹部17a內收容氣體放出部16以外，制作與實施例A-1同樣的重量501g的扁平型非水電解質電池。[0116](實施例A-4)
[0117]除放氣閥與氣體放出部的間隙為Omm以外，制作與實施例A-1同樣的扁平型非水電解質電池。
[0118](實施例A-5)
[0119]除放氣閥與氣體放出部的間隙為5mm(電池高度為100%時相當于5%)以外，制作與實施例A-1同樣的扁平型非水電解質電池。
[0120](實施例A-6)
[0121]除放氣閥與氣體放出部的間隙為10mm(電池高度為100%時相當于10%)以外，制作與實施例A-1同樣的扁平型非水電解質電池。 [0122](實施例A-7)
[0123]除使用分子篩(3A型)以外，制作與實施例A-1同樣的電池。
[0124](實施例A-8)
[0125]除使用分子篩(5A型)以外，制作與實施例A-1同樣的電池。
[0126](比較例A-1)
[0127]除不配置氣體放出部與傳熱部以外，制作與實施例1同樣的497g電池。
[0128](比較例A-2)
[0129]正極活性物質采用LiCoO2,往其中配合作為導電劑的石墨粉末，以使相對正極全體達到5重量％的比例；配合作為粘結劑的PVdF,以使相對正極全體達到5重量％;再配合分子篩(4A型)，以使相對正極全體達到3重量％;使分散在η-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中，制成淤漿。把得到的淤漿在厚度15 μ m的鋁箔上，除一長邊外，通過涂布、干燥、壓制工序，制成電極密度3.3g/cm3的正極。除采用得到的正極，并且不配置氣體放出部與傳熱部以外，制作與實施例A-1同樣的扁平型非水電解質電池。
[0130](比較例A-3)
[0131]除隔膜采用厚度17 μ m的聚乙烯制多孔質膜上具有厚度3 μ m的分子篩(4A型)層的膜，并且，不配置氣體放出部與傳熱部以外，制作與實施例A-1同樣的扁平型非水電解質電池。
[0132](比較例B-1)
[0133]制作圖7所示的扁平型非水電解質電池。除長邊不設置正極接頭以外，與實施例A-1同樣制作正極41。另外，除長邊不設置負極接頭以外，與實施例A-1同樣制作負極42。得到的正負極41、42上分別焊接帶狀的正負極接頭43、44。接著，采用正負極41、42及與實施例A-1同樣的隔膜45，與實施例A-1同樣制作電極組46。
[0134]在得到的電極組46的正負極接頭43、44引出的端面上，配置與實施例A_1同樣的氣體放出部16。將這些密封在含鋁的層壓膜構成的外裝構件內，制作圖7所示的扁平型非水電解質電池。
[0135](比較例B-2)
[0136]除了不采用氣體放出部16以外，與比較例B-1同樣制作扁平型非水電解質電池。
[0137]這些電池以IC電流值進行過充電達到S0C200%的試驗。此時，放氣閥打開時的電池表面溫度與試驗終止后的電池重量匯總于表1。試驗前的電池重量一并記入表1中。
[0138]【表1】[0139]
【權利要求】
1.非水電解質電池，其特征在于，包含: 具有外裝罐及蓋的外裝構件、 設置在上述外裝構件上的負極端子、 設置在上述外裝構件內的、包含正極及負極的電極組、 將上述負極端子與上述負極進行電連接的負極引線、 設置在上述外裝構件上的放氣閥、以及 為使從上述負極引線傳熱而配置在上述外裝構件內的、包含沸石系多孔性物質的氣體放出部。
2.按照權利要求1所述的非水電解質電池，其特征在于，還含有將上述負極引線與上述氣體放出部連接的、含鋁的傳熱部。
3.按照權利要求2所述的非水電解質電池，其特征在于，上述氣體放出部與上述放氣閥對置。
4.按照權利要求2所述的非水電解質電池，其特征在于，上述沸石系多孔性物質以化學式 Na12 ( (AlO2)12(SiO2)12).27Η20 表示。
5.按照權利要求4所述的非水電解質電池，其特征在于，上述氣體放出部還含有聚烯烴系樹脂。
6.按照權利要求4所述的非水電解質電池，其特征在于，上述沸石系多孔性物質的重量，當非水電解質電池重量為100重量％時處于0.001重量％?4重量％的范圍內。
7.按照權利要求1所述的非水電解質電池，其特征在于，上述負極含有鋰鈦復合氧化物。
8.電池組件，其特征在于，包含權利要求1記載的非水電解質電池。
【文檔編號】H01M2/34GK103650201SQ201280032357
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2011年8月31日
【發明者】猿渡秀鄉, 田中政典 申請人:株式會社東芝