二次電池和電極制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通過經由隔膜交替地堆疊正電極和負電極而配置的二次電池，以及電極制造方法。
【背景技術】
[0002]二次電池不僅廣泛地用作用于諸如移動電話、數碼攝像機或膝上型計算機之類的便攜式設備的電源，而且用作用于車輛或家用的電源，并且除其他之外，具有高能量密度的輕量鋰離子二次電池現在尤其是我們日常生活所不可缺少的能量存儲設備。
[0003]二次電池可以主要分類為卷繞類型和層壓類型。卷繞類型二次電池的電池組裝件具有其中長正電極片和長負電極片在隔膜介于被堆疊的正電極片與負電極片之間的情況下卷繞多次的結構。層壓類型二次電池的電池組裝件具有其中正電極片和負電極片在隔膜介于每一個正電極片與負電極片之間的情況下重復地交替堆疊在一起的結構。正電極片和負電極片包括其中將活性材料(包括混合劑，其包括粘合劑導電材料等)涂敷于集電體的涂覆部分、以及其中未將任何活性材料涂敷于集電體使得未涂覆部分可以連接到電極端子的未涂覆部分。
[0004]在卷繞類型二次電池和層壓類型二次電池二者中，電池組裝件被密封在外部容器中，使得正電極端子的一端可以電連接到正電極片的未涂覆部分，另一端可以從外部容器(外部殼體)引出，負電極端子的一端可以電連接到負電極片的未涂覆部分，并且另一端可以從外部容器引出。電解溶液與電池組裝件一起被密封在外部容器中。趨勢在于二次電池容量逐年增加，這可能引起導致更大的短路安全問題的更高熱量生成。因而，電池安全措施變得越來越重要。
[0005]作為安全措施的示例，為了防止正電極與負電極之間的短路，已知有用于在涂覆部分與未涂覆部分之間的邊界部分中形成絕緣構件的技術(專利文獻1)。
[0006]相關現有技術文獻列表專利文獻
專利文獻 1:JP2012-164470A。
【發明內容】
[0007]發明要解決的問題
根據專利文獻1中所公開的技術，如圖11中所圖示的，正電極1和負電極6經由隔膜20交替地堆疊，并且在正電極1的集電體3上，形成絕緣構件40以覆蓋涂覆有活性材料2的涂覆部分與未涂覆任何活性材料2的未涂覆部分之間的邊界部分4。在層壓類型二次電池中，當以平面方式觀察時，絕緣構件40重復地堆疊在相同位置處。因而，在其中設置絕緣構件40的位置處，電池組裝件的厚度部分地增加，而減少每體積的能量密度。
[0008]另外，為了使電特性或可靠性穩定，使用膠帶等來粘附電池組裝件，使得可以施加均勻壓力。然而，當與專利文獻1中所描述的絕緣構件類似的絕緣構件被用于層壓類型二次電池時，電池組裝件由于其中存在絕緣構件40的部分與其中不存在絕緣構件40的部分之間的厚度的差異而不能均勻地被加壓。作為結果，電特性可能變化或電池循環特性可能減少，這降低電池性能。
[0009]因此，本發明的目的是提供可以解決前述問題、通過絕緣構件防止正電極與負電極之間的短路、并且抑制電池組裝件的變形或電池體積的增加的具有高可靠性和高電特性的高質量二次電池以及電極制造方法。
[0010]用于解決問題的方法
本發明提供一種二次電池，其包括通過經由隔膜交替地堆疊正電極和負電極而配置的電池組裝件，其中正電極和負電極分別包括集電體和涂敷在集電體上的活性材料。在集電體的每一個表面上，提供涂覆有活性材料的涂覆部分和未涂覆有任何活性材料的未涂覆部分。在正電極和負電極中的一個或兩個中，集電體的正表面上的涂覆部分與未涂覆部分之間的邊界部分被定位成以平面方式遠離集電體的背表面上的涂覆部分與未涂覆部分之間的邊界部分。
[0011]發明效果
根據本發明，由于可以抑制由絕緣構件所引起的電池組裝件的變形或電池組裝件的體積的增加，所以可以提供具有高能量密度的高質量二次電池。
【附圖說明】
[0012]圖1是圖示了根據本發明的層壓類型二次電池的基本結構的示意性截面視圖。
[0013]圖2是圖示了根據本發明的示例性實施例的二次電池的主要部分的放大截面視圖。
[0014]圖3是圖示了根據本發明的二次電池的制造方法的過程的放大平面視圖。
[0015]圖4是圖示了圖3中所圖示的根據本發明的二次電池的制造方法的過程之后的過程的放大平面視圖。
[0016]圖5a是圖示了圖4中所圖示的根據本發明的二次電池的制造方法的過程之后的過程的放大平面視圖。
[0017]圖5b是圖示了在圖5a中所圖示的過程期間被切割而形成的正電極的放大平面視圖。
[0018]圖6是圖示了根據本發明的修改示例的層壓類型二次電池的主要部分的放大截面視圖。
[0019]圖7是圖示了根據本發明的另一修改示例的層壓類型二次電池的主要部分的放大截面視圖。
[0020]圖8是示意性地圖示了被用于活性材料的間歇式涂敷的設備的示例的框圖。
[0021]圖9a是示意性地圖示了被用于活性材料的連續涂敷的設備的示例的截面視圖。
[0022]圖9b是沿著圖9a中所圖示的線A_A切割的放大截面視圖。
[0023]圖10是圖示了根據本發明的二次電池的制造方法期間所制作的電極輥的透視圖。
[0024]圖11是圖示了根據相關技術的層壓類型二次電池的放大截面視圖。
【具體實施方式】
[0025]在此之后，將參照附圖來描述本發明的示例性實施例。
[0026]圖1示意性地圖示了根據本發明的層壓類型鋰離子二次電池的配置的示例。根據本發明的鋰離子二次電池100包括通過經由隔膜20交替地堆疊多個層的正電極(正電極片)1和負電極(負電極片)6而配置的電極層壓主體(電池組裝件)。該電極層壓主體與電解溶液一起被接收在包括柔性膜30的外部容器中。正電極端子11的一端連接到電極層壓主體的正電極1，并且負電極端子16的一端連接到負電極6，并且正電極端子11的另一端側和負電極端子16的另一端側從柔性膜30引出。在圖1中，省略了構成電極層壓主體的一些層(在厚度方向上位于中間部分中的層)，并且圖示了電解溶液。
[0027]正電極1包括正電極集電體3和涂敷在正電極集電體3上的正電極活性材料2。在正電極集電體3的正表面和背表面上，涂覆有正電極活性材料2的涂覆部分和未涂覆有正電極活性材料2的未涂覆部分在縱向方向上并排布置。類似地，負電極6包括負電極集電體8和涂敷在負電極集電體8上的負電極活性材料7。在負電極集電體8的正表面和背表面上，涂覆部分和未涂覆部分在縱向方向上并排布置。
[0028]正電極1和負電極6中的每一個的未涂覆部分用作用于連接到電極端子(正電極端子11或負電極端子16)的接頭片。正電極1的正電極接頭片被聚集在正電極端子11上，并且通過超聲焊接等與正電極端子11彼此連接。負電極6的負電極接頭片被聚集在負電極端子16上，并且通過超聲焊接等與負電極端子16彼此連接。然后，正電極端子11的另一端和負電極端子16的另一端從外部容器引出。
[0029]如圖2中所圖示的，用于防止負電極端子16的短路的絕緣構件40被形成為覆蓋正電極1的涂覆部分與未涂覆部分之間的邊界部分4。為了覆蓋邊界部分4，優選地在正電極接頭片(未涂覆有正電極活性材料2的正電極集電體3的部分)和正電極活性材料2 二者之上形成絕緣構件40。以下將描述絕緣構件40的形成。
[0030]負電極6的涂覆部分(負電極活性材料7)的外部尺寸大于正電極1的涂覆部分(正電極活性材料2)的外部尺寸并且小于或等于隔膜20的外部尺寸。
[0031]在圖1中所圖示的電池中，對于正電極活性材料2，例如可以使用諸如LiCo02、LiNi02、LiNiu x)Co02、LiNix(CoAl) {1 x)02、Li2M03_LiM02S LiNi 1/3Co1/3Mn1/302之類的層狀