非水電解質二次電池及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種包括非水電解質溶液的電池(非水電解質二次電池)及制造這種電池的方法。
【背景技術】
[0002]作為電源，例如，車載電源或用于PC或便攜式設備等的電源，諸如鋰離子二次電池之類的非水電解質二次電池的重要性已經增加了。特別地，鋰離子二次電池可優選地被用作具有高輸出的車載電源，因為其重量輕并且具有高能量密度。作為這種電池的結構，其電池結構是已知的，包括非水電解質溶液和卷繞電極體，在該卷繞電極體中，片狀正電極和片狀負電極與隔板一起進行層疊和卷繞。從獲得高物理強度的觀點出發，金屬殼被用作電池殼。在這種情況下，典型地，電極體覆蓋有絕緣膜，以使電池殼和電極體彼此絕緣。例如，公開號為2006 - 278245的日本專利申請(JP 2006-278245 A)和公開號為2009 — 026704的日本專利申請(JP 2009 - 026704 A)公開了包括電極體和電池殼的電池，其中，絕緣膜被設置在電極體和電池殼之間。
[0003]在具有上述結構的非水電解質二次電池中，正電極和負電極之間的空間(即，電極體的內部空間)充滿了適量的非水電解質溶液，以實現電極間電荷載流子(chargecarrier)的平穩運動。因此，當電極體中保持(浸漬)的非水電解質溶液的液體容量低于必要的容量(即，當發生液體短缺時)時，充一放電性能可能劣化。例如，非水電解質溶液的短缺可能導致循環特性的降低(由高速充電和放電導致的循環特性的降低)。因此，當非水電解質二次電池被用于其中以高輸入和輸出密度重復進行充電和放電的應用時(例如，其中重復進行高速充電和放電的車載電池)，或者被用于其中要求在長時間段展示高電池性能的應用(其中要求長壽命的應用，例如，通常被使用10年或更長時間的車載電池)時，強烈要求防止非水電解質溶液的短缺。
[0004]在其中垂直于卷繞軸的截面中具有平坦形狀的卷繞電極體被容納在四邊形電池殼中的非水電解質二次電池中，可能在卷繞電極體的底側R部和電池殼的底部的轉角部分之間形成間隙。從耐沖擊的角度來看，電極體可以電極體的底側R部的頂部與電池殼的底部分離的方式被設置在電池殼中。然而，即使使用上述的結構，在電極體的底側R部和電池殼的底部之間形成間隙。保持在間隙中的非水電解質溶液未被用于電池反應(電極之間電荷載流子的移動)。在電池制造期間浸漬到電極體中的非水電解質溶液可以在電池使用期間從電極體中流出。例如，由于重復充電和放電(特別是，高速充電和放電)，在正電極和負電極中包含的電極活性材料可膨脹和收縮，這迫使非水電解質溶液從電極體的內部流出。當從電極體中流出的非水電解質溶液被保持在卷繞電極體的底側R部與電池殼的底部之間的間隙中時，在電極體中保持(浸漬)的非水電解質溶液的量可能不足。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種非水電解質二次電池，其中通過提高在電極體中保持非水電解質溶液的性能(在下文中，也被稱為“電極體的液體保持能力”)，循環特性(特別是，高速循環特性)優異。
[0006]根據本發明的第一方面，提供了一種非水電解質二次電池，其包括:扁平的卷繞電極體；非水電解質溶液；容納電極體和非水電解質溶液的四邊形電池殼；以及使電極體和電池殼彼此電絕緣的絕緣膜。絕緣膜被形成為與電極體的形狀對應的袋形，并且被設置在電池殼的內壁和電極體之間。卷繞電極體通過這樣的方式形成:使細長的正電極和細長的負電極在它們之間插入有細長的隔板的情況下彼此重疊以獲得層壓板，并且沿著細長的正電極和細長的負電極的縱向方向卷繞該層壓板。該卷繞電極體具有兩個R部和平坦部，所述兩個R部具有彎曲的表面，并且被形成在垂直于卷繞軸的截面的縱向方向上的相對端部，所述平坦部是在所述截面的縱向方向上的中央部分，并且介于所述兩個R部之間。所述電極體的兩個R部中面向所述電池殼的底部表面的底側R部的整個表面，與面向所述電極體的底側R部的袋形絕緣膜的內側，彼此結合。
[0007]根據上述結構，面向所述電極體的底側R部的袋形絕緣膜的內側與所述電極體的底側R部的整個表面相接合。因此，非水電解質溶液不太可能被保持在所述電極體的底側R部和所述電池殼的底部之間的間隙中。這樣，即使當浸漬進電極體的非水電解質溶液從電極體中流出時，非水電解質溶液可以容易地再次被提供給電極體。換句話說，根據上述結構，電極體的液體保持能力被提高，并且可以防止電極體中的液體短缺。即，根據本發明，可以提供具有優異的循環特性(特別是，高速循環特性)的非水電解質二次電池。提供給電池殼的非水電解質溶液可以被提供(浸漬)到電極體，而沒有被保持在電極體的底側R部和電池殼的底部之間的間隙中。因此，所使用的非水電解質溶液(特別是，構成非水電解質溶液的非水溶劑)的量可以被減少。根據上述結構，因為絕緣膜被接合到電極體，絕緣膜不太可能偏離預定位置。例如，可以防止以下情況，其包括:當容納在絕緣膜中的電極體被插入電池殼時可能發生的絕緣膜位置偏離；以及這樣的情況:其中在容納在絕緣膜中的電極體被容納在電池殼中之后，絕緣膜由于重力而落到電池殼的底部。即，可以防止由于絕緣膜的位置偏離而使電極或導電元件(典型地，正電極集電端子(current collector terminal),負電極集電端子等)暴露。其結果是，可以防止由于電池殼和所暴露的導電元件等之間的接觸而可能引發的內部短路。根據上述結構，可以防止通過將位置偏離的絕緣膜插進電池殼的焊接部(在電池殼的殼體和蓋之間)而可能引發的焊接不良。
[0008]所述電極體的底側R部的整個表面和面向所述電極體的底側R部的袋形絕緣膜的內側可以通過絕緣膜的焊接而彼此接合。可選地，所述電極體的底側R部的整個表面和面向所述電極體的底側R部的袋形絕緣膜的內側可以通過粘合部件或結合部件而彼此結合。根據上述結構，電極體的底側R部的整個表面和面向電極體的底側R部的絕緣膜可以彼此可靠地接合。
[0009]根據本發明的第二個方面，提供了一種制造非水電解質二次電池的方法，該非水電解質二次電池包括扁平的卷繞電極體，容納所述電極體和非水電解質溶液的四邊形電池殼，以及使所述電極體和所述電池殼彼此電絕緣的絕緣膜。
[0010]該制造方法包括:
[0011](i)通過這樣的方式構造所述扁平的卷繞電極體的步驟:使細長的正電極和細長的負電極在它們之間插入有細長的隔板的情況下彼此重疊以獲得層壓板，并且沿著所述細長的正電極和所述細長的負電極的縱向方向卷繞該層壓板，其中所述電極體具有兩個R部和平坦部，所述兩個R部具有彎曲的表面并且被形成在垂直于卷繞軸的截面的縱向方向上的相對端部，所述平坦部是在所述截面的縱向方向上的中央部分并且介于所述兩個R部之間；
[0012](ii)在袋形絕緣膜中容納所構造的電極體，并且使所述電極體的兩個R部分中的一個R部的整個表面與面向所述電極體的該R部的袋形絕緣膜的內側彼此接合的步驟；
[0013](iii)將與所述絕緣膜接合的電極體插入到所述電池殼，以使所述電極體的所述兩個R部中與所述絕緣膜接合的一個R部面向所述電池殼的底部表面的步驟；以及
[0014](iv)將所述非水電解質溶液注入插入有所述電極體和所述絕緣膜的所述電池殼的步驟。
[0015]根據這種制造方法，可以適當地制造四邊形非水電解質二次電池，其包括容納在所述袋形絕緣膜中的電極體，其中面向底側R部的絕緣膜與所述電極體的底側R部的整個表面接合。也就是說，由于使所述電極體的底側R部和所述絕緣膜在所述電極體被插入電池殼之前彼此接合，因此這種接合可以被容易地執行。通過提前使所述電極體的底側R部和所述絕緣膜彼此接合，可以防止在容納于絕緣膜中的電極體被容納進電池殼中時可能發生的絕緣膜位置偏離。
[0016]通過將所述電極體的該R部和所述絕緣膜之間的接合部加熱到至少60°C或更高的溫度，同時給所述接合部施加至少950N的壓力來將所述絕緣膜焊接到所述電極體。當加熱溫度和壓力如上所述時，所述電極體和所述絕緣膜彼此能夠被可靠地接合(焊接)。
[0017]通過被設置在所述絕緣膜和所述電極體之間的粘合部件或結合部件的粘合力或結合力，可以使所述絕緣膜和所述電極體的該R部彼此接合。根據這種制造方法，當所述電極體和所述絕緣膜彼此被接合時，施加給該電極體和該絕緣膜的熱和壓力能夠被減少。根據這種制造方法，本發明也可適合應用于其中所述絕緣膜是由不適宜焊接的材料形成的情況。
【附圖說明】
[0018]本發明示例性實施例的特征、優點、以及技術和工業意義將在下文參照附圖進行描述，其中相同的附圖標記表示相同的部件，并且其中
[0019]圖1是示意性地顯示根據本發明的實施例的非水電解質二次電池的外觀的透視圖；
[0020]圖2是示意性地顯示根據本實施例的非水電解質二次電池的結構的分解透視圖；
[0021]圖3是示意性地顯示沿圖1中的線II1-1II截取的截面結構的縱向剖視圖；
[0022]圖4是顯示根據本實施例的卷繞電極體的結構的示意圖；
[0023]圖5是沿圖4中的線V — V截取的截面結構的放大剖視圖，示意性地顯示了根據本實施例的卷繞電極體的正電極和負電極之間的區域的一部分；
[0024]圖6是示意性地顯示沿圖3中的線V1- VI截取的縱向截面結構的縱向剖視圖；
[0025]圖7是顯示根據