二次電池的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及堆疊有正電極和負電極的二次電池，在所述二次電池中，在每個電極之間插入了隔板。
【背景技術】
[0002]二次電池已經得到了越來越廣泛的應用，不僅用于諸如手機、數碼相機和膝上計算機的便攜設備的電源，還用于家用電源或車輛電源。具體地，具有高能量密度和輕重量的鋰離子二次電池已經成為生活所必須的能量存儲設備。
[0003]二次電池被廣義地分成卷繞型和堆疊型。卷繞型二次電池中的電池電極組裝的結構中，彼此間被隔板相隔的長正電極板和長負電極板被堆疊并卷繞多次。堆疊型二次電池中的電池電極組裝的結構中，正電極板和負電極板交替且反復地堆疊，并且在其間插入了隔板。正電極板和負電極板中的每一個都包括集電器，所述集電器具有涂覆部分和未涂覆部分，將活性材料(其可以是復合材料，包括接合劑、導電材料等)應用于所述涂覆部分，并且不將任何活性材料應用于未涂覆部分，以便與電極端子連接。
[0004]在卷繞型二次電池或堆疊型二次電池中，電池電極組裝被密封在外部容器(外殼)內，使得正電極端子的一端與正電極片的未涂覆部分電連接，另一端延伸到外部容器的外部，負電極端子的一端與負電極片的未涂覆部分電連接，另一端延伸到外部容器的外部。電解質也被密封在外部容器中。二次電池中的趨勢是趨于容量增加。如果發生短路時，電池容量增加會牽扯到生熱增加，并且這可大大增加危險閾值。因此，采用適當的安全措施就變得更加重要。
[0005]安全措施的一個例子是，在涂覆部分和未涂覆部分之間的邊界處形成絕緣板，以便防止正電極和負電極之間發生短路(專利文獻I)。
[0006]現有技術文件
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:JP2012-164470A
【發明內容】
[0009]本發明解決的問題
[0010]在專利文獻I中公開的技術中，如圖18所示，絕緣板40覆蓋應用了活性材料2的涂覆部分與沒有應用活性材料2的未涂覆部分之間的邊界4a，該絕緣板40形成在正電極I的集電器3上。在堆疊型二次電池中，在平面視圖中，在同一位置反復堆疊絕緣板40。從而，在布置了絕緣板40的位置處，電池電極組件的厚度顯著增加，由此降低每單位體積的能量密度。
[0011]為了穩定二次電池的電性質和可靠性，優選地，使用膠帶等來粘附電池電極組件并且施加均勻地壓強。但是，當專利文獻I中公開的絕緣板用于堆疊型二次電池時，由于存在絕緣板40的部分和不存在絕緣板40的部分之間的厚度差，不能像電池電極組件施加均勻的壓強。由此，可以導致電池質量下降(比如電性質的波動)和循環特性下降。
[0012]因此，本發明的目標是提供高質量二次電池，其中使用絕緣板來防止正電極和負電極之間發生短路，并且減少了體積增加和電池電極組件的形變，由此實現了具有高電屬性和高可靠性的電池，并從而解決上述問題。
[0013]解決問題的手段
[0014]本發明的二次電池包括電池電極組件，其中正電極和負電極交替堆疊，并且在正電極和負電極之間插有隔板。所述正電極和所述負電極均具有集電器和應用到集電器上的活性材料。所述集電器的每個表面具有涂覆部分和未涂覆部分，所述活性材料應用到所述涂覆部分，并且所述活性材料沒有應用到所述未涂覆部分。所述活性材料在所述涂覆部分的外邊緣的至少一部分上具有厚度變薄的傾斜部分或階梯部分。絕緣板被布置為覆蓋所述正電極的所述涂覆部分和所述未涂覆部分之間的邊界。設置在所述正電極的所述集電器上的所述絕緣板中的一個或兩個的一端位于所述正電極的所述活性材料的所述傾斜表面上或所述階梯部分上，并且所述一端與形成在所述負電極的所述集電器的兩個表面上的所述活性材料中的一個或兩個的所述傾斜部分或階梯部分相對，以及所述絕緣板中的所述一個或兩個的另一端位于所述正電極的所述未涂覆部分上。
[0015]發明效果
[0016]根據本發明的二次電池，可以減小由絕緣板引起的電池電極組件的體積增加和電池電極組件的形變。因此，可以提供具有優越的能量密度和高質量的二次電池。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的堆疊型二次電池的基本結構的示意截面圖。
[0018]圖2是本發明的示例性實施例中的二次電池的主要部分的放大截面圖。
[0019]圖3是圖2中示出的二次電池的修改的放大截面圖。
[0020]圖4是本發明的二次電池的制造方法中形成正電極步驟的平面圖。
[0021]圖5是本發明的二次電池的制造方法中在圖4之后的步驟的平面圖。
[0022]圖6a是本發明的二次電池的制造方法中在圖5之后的步驟的平面圖。
[0023]圖6b是通過在圖6a中所示的步驟中被切割而形成的正電極的平面圖。
[0024]圖7是本發明的二次電池的制造方法中形成負電極步驟的平面圖。
[0025]圖8a是本發明的二次電池的制造方法中在圖7之后的步驟的平面圖。
[0026]圖8b是通過在圖8a中所示的步驟中被切割而形成的負電極的的平面圖。
[0027]圖9是示意性地示出了用于使用活性材料間歇涂覆的設備的示例的框圖。
[0028]圖1Oa是示意性地示出了用于使用活性材料連續涂覆的設備的示例的截面圖。
[0029]圖1Ob是沿圖1 Oa中的線A-A截取的放大截面圖。
[0030]圖11是本發明的二次電池的另一示例性實施例的主要部分的放大截面圖。
[0031]圖12是本發明的二次電池的又一示例性實施例的主要部分的放大截面圖。
[0032]圖13是本發明的二次電池的又一示例性實施例的主要部分的放大截面圖。
[0033]圖14是示出了本發明的二次電池的制造方法中形成正電極步驟的另一示例的平面圖。
[0034]圖15是本發明的二次電池的制造方法中在圖14之后的步驟的平面圖。
[0035]圖16a是本發明的二次電池的制造方法中在圖15之后的步驟的平面圖。
[0036]圖16b是示出了通過在圖16a中所示的步驟中被切割而形成的正電極的平面圖。
[0037]圖17是本發明的二次電池的制造方法中在圖16a和16b之后的步驟的平面圖。
[0038]圖18是相關領域的層疊型二次電池的主要部分的放大截面圖。
【具體實施方式】
[0039]以下將參考附圖描述本發明的示例性實施例。
[0040]圖1示意性地示出了根據本發明制作的堆疊類型鋰離子二次電池的配置的示例。本發明的鋰離子二次電池100包括層疊電極組件(電池電極組件)，其中多個正電極(正電極板)I和負電極(負電極板)6交替堆疊，并且在正電極I和負電極6之間插有隔板20。層疊電極組件和電解質包含在通過柔性膜30形成的外部容器內。正電極端子11的一端和負電極端子16的一端分別連接到層疊電極組件的正電極I和負電極6。正電極端子11的另一端和負電極端子16的另一端均延伸到柔性膜30的外部。在圖1中，省略了對構成層疊電極組件的層的一部分(在厚度方向位于中間部分的層)的說明，但示出了電解質。
[0041]正電極I包括正電極集電器3和應用在正電極集電器3上的正電極活性材料2。應用了正電極活性材料2的涂覆部分和沒有應用正電極活性材料2的未涂覆部分在正電極集電器3的前后表面中的每一個表面上沿縱向并排布置。類似地，負電極6包括負電極集電器8和應用在負電極集電器8上的負電極活性材料7。涂覆部分和未涂覆部分在負電極集電器8的前后表面中的每一個表面上沿縱向并排布置。涂覆部分和未涂覆部分之間的邊界處的涂覆部分(正電極活性材料2)的端部可略微傾斜或可與正電極集電器3基本垂直。在負電極6中，類似地，涂覆部分(負電極活性材料8)的端部可略微傾斜或可與負電極集電器7基本垂直。
[0042]正電極I和負電極6的未涂覆部分用作將要連接到相應電極端子(正電極端子11和負電極端子16)的接片(tab)。正電極I的正電極接片布置在正電極端子11上，并且通過超聲焊接等與正電極端子11連接。負電極6的負電極接片布置在負電極端子16上，并且通過超聲焊接等與負電極端子16連接。因此，正電極端子11的另一端和負電極端子16的另一端均延伸到外部容器的外部。
[0043]如圖2所示，用來防止與負電極端子16發生短路的絕緣板被形成為使得絕緣板40覆蓋正電極I的涂覆部分和未涂覆部分之間的邊界4a。為了覆蓋邊界4a，絕緣板40被優選地形成為位于正電極接片(沒有涂覆正電極活性材料2的正電極集電器的一部分)和正電極活性材料2 二者之上。將在下文描述絕緣板40的形成。
[0044]負電極6的涂覆部分(負電極活性材料7)的外部輪廓的尺寸大于正電極I的涂覆部分(正電極活性材料2)的外部輪廓的尺寸并且小于隔板20的外部輪廓的尺寸。
[0045]在圖1所示的電池中，正電極活性材料2的示例包括基于分層氧化物的材料(比如1^(:002、1^附02、1^祖(11)(:002、1^祖\((:0八1)(13)02、1^2]\?)3-1^]\?)2、1^附1/3(:01/3]?111/302)、基于尖晶石的材料(比$I]LiMn204、LiMn1.5Ni().504、LiMn(2-x)Mx04)、基于橄欖石的材料(比如LiMPO4)、基于橄欖石氟化物的材料(Li2MP04F、Li2MSi04F)以及基于氧化釩的材料(V2O5)。上述材料之一或從上述材料中選擇的兩個或更多個的混合可用作正電極活性材料2。
[0046]作為負電極活性材料7，可使用碳材料(比如石墨、無定形碳、鉆石類碳、富勒烯、碳納米管或碳納米臂)、鋰金屬材料、基于硅或錫的合金材料、基于氧化物的材料(比如Nb2O5或T12)或其組合。
[0047]合適的話，可以向正電極活性材料2和負電極活性材料7添加接合劑或導電助劑。作為導電助劑，可使用碳黑或碳