鋰離子二次電池的制作方法

鋰離子二次電池的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種鋰離子二次電池，其包括：電極層疊體，包括隔著多個耐熱性隔膜層疊的多個正極及負極；和由外裝薄膜形成的外裝體，所述外裝薄膜以從其層疊方向的兩側夾持電極層疊體的方式進行包圍。外裝體在包圍電極層疊體的外裝薄膜的電極層疊體的周圍具有用于密封外裝體的區域，多個隔膜的端部從多個正極及負極突出，多個隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，該第二隔膜配置在第一隔膜的內側，并且其端部的突出量小于第一隔膜。第一隔膜的端部具有曲部，該曲部與外裝薄膜的內表面或位于第一隔膜的外側的隔膜的內表面接觸，并且與第二隔膜外表面的虛擬延長面相比朝向內側彎曲。
【專利說明】鋰離子二次電池
[0001 ]相關申請的交叉參考
[0002]本申請要求于2015年03月25日向日本特許廳提交的日本專利申請2015-062114號的優先權，其全部內容以引用的方式并入本文。
技術領域
[0003 ]本發明涉及一種鋰離子二次電池。
【背景技術】
[0004]—般來說，在鋰離子二次電池中，需要即使在介于正極和負極之間的隔膜發生相對于各電極的位置偏移或熱收縮時，也能夠可靠地防止正負極間短路。由此，隔膜設計成具有比正極及負極大的面積。
[0005]另一方面，公知一種具有耐熱性高的隔膜(以下適當地稱為“耐熱性隔膜”)的鋰離子二次電池。例如，在日本專利公開公報特開2009-277397號中記載了一種鋰離子二次電池，該鋰離子二次電池具有隔著隔膜層疊的正極及負極，該隔膜至少包括:微孔性薄膜層，主要由熱可塑性樹脂構成；和多孔質層，主要包含具有150°C以上耐熱溫度的填充劑。由于耐熱性隔膜在高溫時的熱收縮量小，所以可以使正極和負極內部短路的可能性下降。因此，公知的是，具有耐熱性隔膜的鋰離子二次電池具有較高的安全性。

【發明內容】

[0006]本發明的一個實施方式涉及的鋰離子二次電池，包括:電極層疊體，包括隔著多個耐熱性隔膜層疊的多個正極及負極；由外裝薄膜形成的外裝體，所述外裝薄膜以從其層疊方向的兩側夾持電極層疊體的方式進行包圍。外裝體在包圍電極層疊體的外裝薄膜上電極層疊體的周圍具有用于密封外裝體的區域，多個隔膜的端部從多個正極及負極突出，多個隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，該第二隔膜配置在第一隔膜的內側，并且其端部突出量小于第一隔膜。第一隔膜的端部具有曲部，該曲部與外裝薄膜的內表面或位于第一隔膜的外側的隔膜的內表面接觸，并且與第二隔膜外表面的虛擬延長面相比朝向內側彎曲。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實施方式涉及的鋰離子二次電池的分解立體圖。
[0008]圖2是本實施方式涉及的鋰離子二次電池的俯視圖。
[0009]圖3是將圖2的A-A截面與加熱頭一起示出的截面圖。
[0010]圖4是表示其他實施方式的鋰離子二次電池的與圖3對應的截面的圖。
[0011]圖5是表示本實施方式涉及的鋰離子二次電池的變形例I的與圖3對應的截面的圖。
[0012]圖6是表示本實施方式涉及的鋰離子二次電池的變形例2的與圖3對應的截面的圖。
[0013]圖7是表示本實施方式涉及的鋰離子二次電池的變形例3的與圖3對應的截面的圖。
【具體實施方式】
[0014]在下面的詳細說明中，出于說明的目的，為了提供對所公開的實施方式的徹底的理解，提出了許多具體的細節。然而，顯然可以在沒有這些具體細節的前提下實施一個或更多的實施方式。在其它的情況下，為了簡化制圖，示意性地示出了公知的結構和裝置
[0015]為了制造具有耐熱性隔膜的鋰離子二次電池，對收容有電極層疊體的外裝薄膜進行加熱密封，該電極層疊體包括隔著多個耐熱性隔膜層疊的多個正極及負極。此時，本發明人等發現耐熱性隔膜的端部損傷外裝薄膜的內表面。外裝薄膜具有作為熱熔接性樹脂層的內層、作為阻擋層的金屬層和作為保護層的外層經層疊而成的結構。在因外裝薄膜的內表面損傷而使耐熱性隔膜到達外裝薄膜的金屬層時，該金屬層的絕緣性有可能喪失。在這種情況下，鋰離子二次電池有可能無法發揮所希望的性能。此外，在將電池尺寸收于預先設想的固定范圍內時(即在設想能夠在固定大小的外裝薄膜內收納的電池的外形時)，必須使正極、耐熱性隔膜及負極整體變小，以使耐熱性隔膜的端部不與外裝薄膜接觸。但是，由于這樣會導致容量下降，所以是不利的。
[0016]本發明的目的在于，抑制起因于鋰離子二次電池所使用的耐熱性隔膜的、該電池的性能劣化。
[0017]本發明的一個實施方式涉及的鋰離子二次電池，包括:電極層疊體，包括隔著多個耐熱性隔膜層疊的多個正極及負極；由外裝薄膜形成的外裝體，所述外裝薄膜以從其層疊方向的兩側夾持電極層疊體的方式進行包圍。外裝體在包圍電極層疊體的外裝薄膜上電極層疊體的周圍具有用于密封外裝體的區域，多個隔膜的端部從多個正極及負極突出，多個隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第二隔膜配置在緊鄰第一隔膜的內側(與配置在第一隔膜內側的任何隔膜相比更接近第一隔膜)，并且其端部突出量小于第一隔膜。第一隔膜的端部具有曲部，該曲部與外裝薄膜的內表面或位于緊鄰第一隔膜的外側(與配置在第一隔膜外側的任何隔膜相比更接近第一隔膜)的隔膜的內表面接觸，并且與第二隔膜外表面的虛擬延長面相比朝向內側彎曲。
[0018]需要說明的是，在此，“內側”是指“更接近電極層疊體的層疊方向的中心的位置”。此外，“外側”是指“更遠離電極層疊體的層疊方向的中心的位置”。另外，“隔膜的內表面”是指“隔膜的主面中更接近電極層疊體的層疊方向的中心的面”。此外，“隔膜的外表面”是指“隔膜的主面中更遠離電極層疊體的層疊方向的中心的面”。
[0019]在上述鋰離子二次電池中，優選所述第一隔膜的端部與所述外裝薄膜的內表面或與所述第一隔膜相比位于更外側的隔膜的內表面進行面接觸。
[0020]按照本發明涉及的鋰離子二次電池，可以抑制起因于該電池所使用的耐熱性隔膜的、電池的性能劣化。
[0021]下面，對本發明的一個實施方式進行說明。
[0022](I)實施方式涉及的鋰離子二次電池
[0023]下面，參照圖1?圖3，對本發明的一個實施方式涉及的鋰離子二次電池進行說明。圖1是本實施方式涉及的鋰離子二次電池I的分解立體圖。圖2是本實施方式涉及的鋰離子二次電池I的俯視圖。圖3是將圖2的A-A截面與加熱頭一起示出的截面圖。如后所述，加熱頭構成加熱裝置，該加熱裝置用于在鋰離子二次電池I的電極層疊體10的周圍使外裝薄膜彼此熔接。
[0024]參照圖1，本實施方式涉及的鋰離子二次電池I具有:電極層疊體10、正極片12A及負極片12B、和外裝體20。電極層疊體10為大體長方體形狀，具有隔著多個隔膜層疊的多個正極及負極。正極片12A及負極片12B分別與正極引線1A及負極引線1B連接。在此，正極引線1A及負極引線1B分別從電極層疊體10的正極及負極引出。此外，外裝體20在收容于該外裝體內的電極層疊體10的周圍進行密封。但是，正極片12A的一部分及負極片12B的一部分向密封的外裝體20的外部伸出。
[0025]在圖1所示的例子中，正極片12A的一部分及負極片12B的一部分從電極層疊體10的同一邊引出。
[0026]本實施方式的鋰離子二次電池I的電極層疊體10，通過隔著隔膜層疊正極和負極來形成，該正極由涂布有包含正極活性物質的正極合劑層的集電體形成，該負極由涂布有包含負極活性物質層的負極合劑層的集電體形成。正極的集電體例如由鋁箔形成。負極的集電體例如由銅箔形成。
[0027]正極合劑層包含含有LiMn2O4等鋰-過渡金屬復合氧化物的正極活性物質、導電助劑和粘合劑等。負極合劑層包含負極活性物質、導電助劑和粘合劑等。作為負極活性物質的例子，可以例舉的是硬碳(難石墨化碳材料)、石墨系碳材料、以及鋰-過渡金屬復合氧化物。
[0028]包含在電極層疊體10內的隔膜是耐熱性隔膜(以下適當地簡稱為“隔膜”)。耐熱性隔膜含有具有加熱時難以熔化或收縮的性質的材料。例如是含有至少在150°C不產生因軟化等而變形的材料的隔膜。
[0029]作為耐熱性隔膜的例子，可以例舉的是由包含交聯的樹脂的材料構成的微孔質薄膜(也稱為“微孔薄膜”)。在此，包含交聯的樹脂的材料并沒有特別限定。作為上述材料的例子，可以例舉的是聚丙烯。
[0030]此外，作為耐熱性隔膜的其他例子，可以例舉的是由包含耐熱性填充劑的材料構成的微孔質薄膜。在此，作為耐熱性填充劑的例子，可以例舉的是氧化鐵、氧化鋁(Al2O3)以及二氧化硅(S12)等無機顆粒、和聚酰亞胺、密胺樹脂以及酚醛樹脂等有機顆粒。
[0031]如圖1所示，外裝體20包括以從其厚度方向的兩側夾持電極層疊體10的方式進行包圍的兩片外裝薄膜21及外裝薄膜22。外裝薄膜21包括杯部21a及凸緣狀的周緣部21b(用斜線表示)。外裝薄膜22包括杯部22a及凸緣狀的周緣部22b(用斜線表示)。外裝薄膜21及外裝薄膜22以從其厚度方向的兩側夾持電極層疊體10的方式包圍同一層疊體。由此，在電極層疊體10的周圍形成有外裝薄膜21及外裝薄膜22的重合區域(以下也稱為“外裝體20的重合區域”)。該重合區域是外裝薄膜21的周緣部21b和外裝薄膜22的周緣部22b重合的區域。外裝薄膜21和外裝薄膜22的重合區域的外形俯視下為矩形形狀。該矩形形狀的四邊與端部El?E4(參照圖2)相當。
[0032]需要說明的是，外裝薄膜21的杯部21a以及外裝薄膜22的杯部22a構成為對包圍電極層疊體10的空間進行劃定。杯部21a及杯部22a可以通過深拉深成形來形成。
[0033]外裝薄膜21及外裝薄膜22也可以使用具有柔軟性且能夠將電極層疊體10密封成電解液不會泄漏的任何材料。作為外裝薄膜21及外裝薄膜22所具有的層結構的代表例，可以例舉的是層疊有熱熔接性樹脂層及金屬層的結構、以及依次層疊有熱熔接性樹脂層、金屬層及保護層的結構。作為保護層的例子，可以例舉的是由聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯的薄膜形成的層、和由尼龍薄膜形成的層。
[0034]作為能夠使用的金屬層的例子，可以例舉的是Al、T1、Ti合金、Fe、不銹鋼、Mg合金的箔。對用于熱熔接性樹脂層的樹脂沒有特別限定。可以使用能夠進行熱熔接的任何樹脂。作為這種樹脂的例子，可以例舉的是聚丙烯、聚乙烯、它們的酸改性物、聚硫醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯等、聚酰胺、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
[0035]在收容電極層疊體10且被密封的外裝體20內注入液體電解質(電解液)。電解液包含有機溶劑和支持電解質等。作為有機溶劑的例子，可以例舉的是碳酸丙烯酯(PC)以及碳酸乙烯酯(EC)等環狀碳酸酯類、碳酸二甲酯等鏈狀碳酸酯類、和四氫呋喃等醚類。作為支持電解質的例子，可以例舉的是鋰鹽(LiPF6)等無機酸陰離子鹽、以及LiCF3SO3等有機酸陰離二^土卜J ΠΤΤ.0
[0036]如后所述，為了進行利用加熱的熱熔接，按照外裝薄膜21及外裝薄膜22的熱熔接性樹脂層彼此相對的方式，在外裝薄膜21及外裝薄膜22的重合區域使外裝薄膜21及外裝薄膜22重合。
[0037]如圖2所示，在與作為外裝薄膜21及外裝薄膜22的重合區域外形的矩形所具有的四邊相當的端部El?E4附近，且在電極層疊體10的周圍形成有熱熔接區域(圖2中用斜線表示)，該熱熔接區域用于對收容有電極層疊體10的外裝體20進行密封。上述密封通過外裝薄膜21和外裝薄膜22的熱熔接性樹脂層彼此的熱熔接來進行。即，在正極片12A及負極片12B從外裝體20突出的狀態下，對收容有電極層疊體10的外裝體20進行密封。
[0038]接著，參照圖3，對電極層疊體10的結構進行說明。圖3是將圖2的A-A截面與用于使外裝薄膜21及外裝薄膜22彼此熔接的加熱頭51—起示出的截面圖。
[0039]圖3舉例說明的電極層疊體10包括:負極101-1?101-4、正極102-1?102-3、以及隔膜110-1?110-6。即，電極層疊體10包括隔著多個隔膜層疊的多個正極及負極。
[0040]本實施方式的電極層疊體10所包含的多個隔膜的大小不同。即，電極層疊體10的各隔膜的端部的突出量不同。在本實施方式的說明中，隔膜的“端部的突出量”定義為與包含在電極層疊體10中的多個負極或正極中位于最外側(即圖3中最右側)的負極或正極的端部相比，進一步向外側突出的隔膜部分的長度。在圖3所示的例子中，與正極102-1?102-3的端部相比，負極101-1?101-4的端部位于外側。并且，這些多個負極的端部位于同一平面NP上(即該多個負極是相同尺寸)。即，這些負極的端部位于最外側。因此，從此時的包含負極的端部的平面NP朝向外側突出的隔膜部分(圖3中與平面NP相比朝向右側的部分)的長度，成為各隔膜的端部的突出量。
[0041]電極層疊體10包括:端部的突出量大的隔膜110-1及隔膜110-6;和配置在緊鄰這些隔膜的內側且與隔膜110-1和隔膜110-6相比端部的突出量小的隔膜110-2及隔膜110-5。在此，端部的突出量更大的隔膜110-1及隔膜110-6分別是第一隔膜的一例。端部的突出量小的隔膜110-2及隔膜110-5分別是第二隔膜的一例。
[0042]隔膜110-1的端部與外裝薄膜21的內表面21i接觸。由此，隔膜110-1的端部形成曲部110-la，該曲部IlO-1a與隔膜110-2外表面的虛擬延長面(圖3中用VP示出)相比朝向內側(更接近電極層疊體10的層疊方向中心的位置)彎曲。在此，隔膜110-2位于最接近電極層疊體10中所包含的多個隔膜中隔膜110-1的位置上。但是，由于其端部的突出量小，所以隔膜110-2的端部不會與隔膜110-1的曲部IlO-1a產生干擾。
[0043]同樣，隔膜110-6的端部與外裝薄膜22的內表面22i接觸。由此，隔膜110-6的端部形成曲部110-6a，該曲部110-6a與隔膜110-5外表面的虛擬延長面(圖3中用VP示出)相比朝向內側彎曲。在此，隔膜110-5位于最接近電極層疊體10中所包含的多個隔膜中隔膜110-6的位置上。但是，由于其端部的突出量小，所以隔膜110-5的端部不會與隔膜110-6的曲部110_6a產生干擾。
[0044]需要說明的是，圖3的隔膜110-2的端部的突出量足夠小。因此，第二隔膜110-2的端部不與第一隔膜110-1的內表面接觸。相對于此，當第二隔膜110-2的端部的突出量更大時，有時其端部會與第一隔膜110-1的內表面接觸。但是，即使在這種情況下，第二隔膜110-2的端部也未直接向第一隔膜的曲部IlO-1a的前端施加壓力。因此，第一隔膜的曲部IlO-1a的前端向外裝薄膜21的內表面21i施加的接觸壓力不會變大。特別是即使在第二隔膜110-2的端部和第一隔膜110-1的內表面接觸時，也可以在第二隔膜110-2的外表面的虛擬延長面VP上，且在第一隔膜110-1的曲部IlO-1a和外裝薄膜21的內表面21i之間形成間隙。在這種情況下，第一隔膜的曲部IlO-1a的前端的針對外裝薄膜21的內表面21i的接觸壓力不會變大。
[0045]同樣，其他的第二隔膜110-5的端部的突出量比圖3所示的端部的突出量大時也同樣，對應的第一隔膜的曲部110-6a的前端的針對外裝薄膜22的內表面22i的接觸壓力不會變大。
[0046](2)本實施方式的電池的制造方法
[0047]接著，按順序對本實施方式的鋰離子二次電池I的制造方法進行說明。
[0048](2-1)外裝薄膜的重合區域的形成工序
[0049]首先，通過隔著隔膜交替層疊多個正極和多個負極來形成電極層疊體10。利用超聲波焊接將從多個正極的集電體的端部(未形成正極合劑層的部分)引出的正極引線1A和正極片12A—并加以接合。同樣，利用超聲波焊接將從多個負極的集電體的端部(未形成負極合劑層的部分)引出的負極引線1B和負極片12B—并加以接合。
[0050]接著，以由兩片外裝薄膜21及外裝薄膜22包圍電極層疊體10的方式在這些外裝薄膜上形成重合區域。在本實施方式的例子中，外裝薄膜21的周緣部21b和外裝薄膜22的周緣部22b以熱熔接性樹脂層彼此相對的方式重合。由此，形成重合區域。此時，如圖2所示，正極片12A及負極片12B各自的一部分從外裝薄膜21及外裝薄膜22的端部El?E4中的任意一個(圖2中為端部E4)向外側突出。
[0051]如圖3所示，利用外裝薄膜21及外裝薄膜22來形成重合區域。因此，外裝薄膜21從其杯部21a到構成重合區域的周緣部21b，朝向層疊方向的中心側向外側傾斜。因此，第一隔膜110-1的端部與該傾斜部分接觸。由此，第一隔膜110-1的端部沿外裝薄膜21的傾斜進行彎曲。由此，形成曲部110-la。在此，上述曲部I1-1a的前端與第二隔膜110-2外表面的虛擬延長面VP相比位于內側。即，與虛擬延長面VP相比曲部IlO-1a朝向內側彎曲。但是，第一隔膜110-1的曲部IlO-1a不與端部突出量小的第二隔膜110-2的端部產生干擾。因此，第一隔膜110-1的曲部I 1-1a的前端和外裝薄膜21的內表面21 i之間的接觸壓力較小。
[0052]同樣，外裝薄膜22從其杯部22a到構成重合區域的周緣部22b，朝向層疊方向的中心側向外側傾斜。因此，隔膜110-6的端部與該傾斜部分接觸。由此，第一隔膜110-6的端部沿外裝薄膜22的傾斜進行彎曲。由此，形成曲部110-6a。在此，上述曲部110-6a的前端與第二隔膜110-5外表面的虛擬延長面VP相比位于內側。即，與虛擬延長面VP相比曲部110-6a向內側彎曲。但是，第一隔膜110-6的曲部110-6a不與端部突出量小的第二隔膜110-5的端部產生干擾。因此，在第一隔膜110-6的曲部110-6a的前端和外裝薄膜22的內表面22i之間的接觸壓力較小。
[0053](2-2)外裝薄膜彼此的熔接工序
[0054]接著，參照圖3，對制造本實施方式涉及的電池時的外裝薄膜彼此的熔接工序進行說明。
[0055]在圖3中，作為一例，在形成于電極層疊體10周圍的外裝體20的重合區域中包含端部E2的部分上形成有熱熔接區域S2。
[0056]如圖3所示，加熱裝置具有由第一加熱頭51A和第二加熱頭51B構成的加熱頭51。第一加熱頭51A設置在外裝薄膜21的周緣部21b的正上方。第二加熱頭51B設置在外裝薄膜22的周緣部22b的正下方。例如，以第一加熱頭51A及第二加熱頭51B的外側的端部與外裝體20的端部E2—致的方式，對外裝體20的端部進行定位。為了進行上述定位，首先，利用圖像處理來確定外裝體20熔接的端部的位置。并且，以各加熱頭51A及加熱頭51B的外側的端部與該位置一致的方式，利用傳動件使把持外裝體20的把持構件(未圖示)移動。由此，可以進行加熱頭的定位。
[0057]如上所述，外裝薄膜21及外裝薄膜22分別具有例如層疊的熱熔接性樹脂層、作為阻擋層的金屬層、和保護層。在外裝體20的重合區域內，外裝薄膜21及外裝薄膜22以其內表面彼此(即熱熔接性樹脂層彼此)接觸的方式重合。當對外裝薄膜21及外裝薄膜22進行熱熔接時，使第一加熱頭51A與外裝薄膜21的外表面(保護層)接觸。并且使第二加熱頭51B也與外裝薄膜22的外表面(保護層)接觸。也就是說，利用第一加熱頭51A及第二加熱頭51B從兩側夾持外裝薄膜21及外裝薄膜22。由此，在外裝薄膜21及外裝薄膜22的重合區域的一部分上，利用加熱對外裝薄膜21的內表面21i(熱熔接性樹脂層)和外裝薄膜22的內表面22i (熱熔接性樹脂層)進行熔接。其結果，形成內表面21i和內表面22i成為一體的熱熔接層。在圖2中俯視觀察，形成有熱熔接層的區域相當于熱熔接區域S2。
[0058]以上，參照圖3，以沿著形成在電極層疊體10周圍的外裝體20的重合區域中包含端部E2的部分形成熱熔接區域S2的情況為例進行了說明。對于與電極層疊體10的各邊相當的外裝體20的各端部，同樣可以使用加熱裝置進行熱熔接。
[0059]具體地說，在熔接工序中，首先，使用加熱裝置對與電極層疊體10四邊對應的外裝體20的四邊中具有從外裝體20突出的正極片12A及負極片12B的邊(即端部E4)進行熱熔接。由此，形成熱熔接區域S4。接著，同樣通過對外裝體20的四邊中與具有從外裝體20突出的正極片12A及負極片12B的邊相反側的邊(即端部E2)進行熱熔接，形成熱熔接區域S2。此外，同樣對外裝體20的端部E3進行熱熔接。由此，形成熱熔接區域S3。
[0060]通過對外裝體20的端部E2?E4進行密封，外裝體20形成袋體，該袋體具有敞開的端部E1。
[0061](2-3)電解液的注入工序
[0062 ]接著，從作為袋體的外裝體20的端部EI向該外裝體20的內部注入電解液。對電解液的注入方法沒有特別限定。作為所采用的注入方法的例子，可以例舉的是通過將管或噴嘴從端部El插入成為袋體的外裝體20的內部來直接注入的方法、或者是將成為袋體的外裝體20浸泡在電解質槽內而向外裝體20的內部注入電解液的方法。
[0063](2-4)密封工序
[0064]在電解液的注入后，通過對包含與電極層疊體10的剩余一邊對應的外裝體20端部(即端部El)的重合區域部分進行熱熔接，形成熱熔接區域SI。由此，在電極層疊體10的周圍對外裝體20進行密封。由此，可以得到鋰離子二次電池I，該鋰離子二次電池I包括內部注入有電解液的外裝體20。
[0065]如上所述，在熔接工序和密封工序中，利用加熱裝置(圖3的加熱頭51)對包含與電極層疊體10周圍的各邊對應的外裝體20端部的外裝薄膜21及外裝薄膜22的重合區域進行加熱，由此形成熔接層。此時，利用加熱頭51，不僅使重合區域成為高溫，而且使重合區域附近的外裝薄膜21及外裝薄膜22的部分成為高溫。例如，在圖3中，甚至從杯部21a到周緣部21b傾斜的外裝薄膜21的部分成為高溫。因此，構成該部分的內表面21i的熱熔接性樹脂層軟化。同樣，從杯部22a到周緣部22b傾斜的外裝薄膜22的部分成為高溫。因此，構成該部分的內表面22i的熱熔接性樹脂層軟化。
[0066]在此，特別是電極層疊體10中所包含的隔膜是耐熱性隔膜。耐熱性隔膜由即使從成為高溫的外裝薄膜22的內表面22i接收熱量也不容易軟化的材料形成。但是，如上所述，第一隔膜110-1的曲部IlO-1a的前端和外裝薄膜21的內表面21i之間的接觸壓力、以及第一隔膜110-6的曲部110-6a的前端和外裝薄膜22的內表面22i之間的接觸壓力小。因此，抑制了作為耐熱性隔膜的第一隔膜的曲部IlO-1a及曲部110-6a的前端進入軟化的外裝薄膜21及外裝薄膜22的熱熔接性樹脂層。
[0067](3)比較例
[0068]接著，參照圖4，將具有與本實施方式的鋰離子二次電池I不同結構的鋰離子二次電池作為比較例進行說明。圖4是表示比較例涉及的鋰離子二次電池的與圖3對應的截面的圖。需要說明的是，圖4所示的鋰離子二次電池的結構要素中與圖3所示的本實施方式的鋰離子二次電池I相同的結構要素采用相同的附圖標記。并且，省略了對所述相同的結構要素的重復說明。
[0069]比較例涉及的鋰離子二次電池與本實施方式的鋰離子二次電池I不同，在電極層疊體15上層疊的隔膜210-1?210-6的端部的突出量全部相等。因此，即使與外裝薄膜接觸的隔膜的端部朝向層疊方向的中心彎曲，其曲部的前端也不會與比該隔膜更靠向內側的其他隔膜的外表面相比位于內側。
[0070]具體地說，如圖4所示，如果由外裝薄膜21及外裝薄膜22形成重合區域，則外裝薄膜21從其杯部21 a到包含在重合區域內的周緣部2 Ib，朝向層疊方向的中心向外側傾斜。因此，隔膜210-1的端部與相當于上述傾斜部分的外裝薄膜21的內表面21i接觸。由此，隔膜210-1的端部沿外裝薄膜21的傾斜朝向內側彎曲。由此，形成曲部210-la。在此，隔膜210-1的曲部210-la與隔膜210-2的端部產生干擾。因此，隔膜的曲部210-la不能與隔膜210-2的外表面PP相比向內側彎曲。此時，隔膜210-1被外裝薄膜21的內表面21i和隔膜210-2的外表面PP夾持。因此，隔膜210-1的曲部210-la的前端和外裝薄膜21的內表面21i之間的接觸壓力較大。
[0071]同樣，隔膜210-6的端部沿外裝薄膜22的傾斜朝向內側彎曲。由此，形成曲部210-6a。在此，隔膜210-6的曲部210-6a與隔膜210-5的端部產生干擾。因此，隔膜的曲部210-6a不能與隔膜210-5的外表面PP相比朝向內側彎曲。此時，隔膜210-6被外裝薄膜22的內表面22i和隔膜210-5的外表面PP夾持。因此，隔膜210-6的曲部210-6a的前端和外裝薄膜22的內表面22i之間的接觸壓力較大。
[0072]利用加熱裝置(圖4的加熱頭51)，在比較例涉及的鋰離子二次電池的電極層疊體15的周圍，對包含與同一層疊體的各邊對應的外裝體20的端部的外裝薄膜21及外裝薄膜22的重合區域進行加熱時，如上所述，甚至重合區域附近的外裝薄膜21及外裝薄膜22的部分成為高溫。即，在圖4中，甚至從杯部21a到周緣部21b傾斜的外裝薄膜21的部分和從杯部22a到周緣部22b傾斜的外裝薄膜22的部分成為高溫。
[0073]在此，在比較例涉及的鋰離子二次電池中，如上所述，隔膜210-1的曲部210-la的前端和外裝薄膜21的內表面21i之間的接觸壓力、以及隔膜210-6的曲部210-6a的前端和外裝薄膜22的內表面22i之間的接觸壓力較大。因此，隔膜的曲部210-la及曲部210-6a的前端有可能進入在熔接工序和密封工序中軟化的外裝薄膜21及外裝薄膜22的熱熔接性樹脂層內(參照圖4的E部)。特別是包含在電極層疊體15內的隔膜是耐熱性隔膜時，即使從成為高溫的外裝薄膜22的內表面22i接收熱量，隔膜也不容易軟化。由此，隔膜的曲部210-la及曲部210-6a的前端分別更容易進入外裝薄膜21及外裝薄膜22的熱熔接性樹脂層內。并且，當隔膜的曲部210-la及曲部210-6a的前端分別到達外裝薄膜21及外裝薄膜22的金屬層時，有可能失去外裝薄膜內部的金屬層的絕緣性。此外，由此，鋰離子二次電池也有可能無法發揮所希望的性能。需要說明的是，通過采用具有更大容積的外裝薄膜，可以抑制比較例涉及的鋰離子二次電池的上述接觸壓力。但是，由于這種情況導致電池的大型化，所以不是優選的。
[0074]本實施方式的鋰離子二次電池I與上述比較例涉及的鋰離子二次電池不同，抑制了耐熱性隔膜進入在熔接工序和密封工序中軟化的外裝薄膜21及外裝薄膜22的熱熔接性樹脂層內。因此，可以抑制電池的大型化，并且可以降低不能發揮電池所希望的性能的可能性。
[0075](4)變形例
[0076](4-1)變形例 I
[0077]如圖5所示，在上述本實施方式的鋰離子二次電池I中，與外裝薄膜21的內表面21i接觸的第一隔膜110-1的端部優選與內表面21i面接觸。同樣，與外裝薄膜22的內表面22i接觸的其他第一隔膜110-6的端部優選與內表面22i面接觸。由此，可以使第一隔膜110-1的曲部IlO-1a的前端和外裝薄膜21的內表面21i之間的接觸壓力、以及第一隔膜110-6的曲部110-6a的前端和外裝薄膜22的內表面22i之間的接觸壓力進一步變小。并且，可以進一步抑制第一隔膜的曲部IlO-1a及曲部110-6a的前端進入軟化的外裝薄膜21及外裝薄膜22的熱熔接性樹脂層內。
[0078]需要說明的是，為了使第一隔膜110-1及隔膜110-6的端部與外裝薄膜21及外裝薄膜22的內表面21i及內表面22i進行面接觸，只要適當調整第一隔膜110-1及第一隔膜110-6的端部的突出量即可。
[0079](4_2)變形例 2
[0080]通過圖3和圖5所示的例子，說明了在電極層疊體中層疊的多個隔膜中位于距層疊方向的中心最遠的位置的隔膜(圖3的第一隔膜110-1及隔膜110-6)的端部，與外裝薄膜21及外裝薄膜22的內表面接觸的情況。但是，本實施方式的鋰離子二次電池并不限于這些例子。圖6示出具有與在上述本實施方式中參照的圖3不同的隔膜結構的電極層疊體10’。在圖6所示的電極層疊體10’中，位于距層疊方向的中心最遠的位置的隔膜110’-1及隔膜110’-6的端部，分別與外裝薄膜21及外裝薄膜22的內表面21i及內表面22i不接觸。圖6的端部的突出量大的隔膜110’_2及隔膜110’-5分別是第一隔膜的一例。并且，端部的突出量小的隔膜110’-3及隔膜110’-4分別是第二隔膜的一例。
[0081]第一隔膜110’_2的端部與外裝薄膜21的內表面21i接觸。由此，形成有曲部110’-2a，該曲部110’-2a與第二隔膜110’-3外表面的虛擬延長面(圖6中用VP示出)相比朝向內側彎曲。在此，第二隔膜110’-3配置在最接近電極層疊體10’中所包含的多個隔膜中第一隔膜110’-2的位置上。但是，由于其端部的突出量小，所以第二隔膜110’-3的端部不會與第一隔膜110’-2的曲部110’-2a產生干擾。
[0082]同樣，第一隔膜110’_5的端部與外裝薄膜22的內表面22i接觸。由此，形成曲部110’-5a，該曲部110’-5a與第二隔膜110’-4外表面的虛擬延長面(圖6中用VP示出)相比朝向內側彎曲。在此，第二隔膜110’_4配置在最接近電極層疊體10’中所包含的多個隔膜中第一隔膜110’_5的位置上。但是，由于其端部的突出量小，所以第二隔膜110’-4的端部不會與第一隔膜110’_5的曲部110’-5a產生干擾。
[0083]與上述實施方式的情況同樣，在具有圖6所示的結構的隔膜的熔接工序和密封工序中，也抑制了耐熱性隔膜進入軟化的外裝薄膜21及外裝薄膜22的熱熔接性樹脂層內。
[0084](4_3)變形例 3
[0085]在上述本實施方式及其變形例中，第一隔膜(圖3中隔膜110-1及隔膜110-6)的端部與外裝薄膜21及外裝薄膜22的內表面21i及內表面22i接觸。但是，第一隔膜的端部也可以不與外裝薄膜的內表面接觸。例如，第一隔膜的端部也可以與位于緊鄰第一隔膜的外側的隔膜的內表面接觸。圖7示出這種情況的例子。圖7是表示實施方式涉及的鋰離子二次電池的變形例3的與圖3對應的截面的圖。
[0086]在圖7舉例說明的鋰離子二次電池的電極層疊體中，從最外側的隔膜起依次層疊有隔膜310-1、310-2、310-3、...。隔膜310-1及隔膜310-2的端部的突出量大，隔膜310-3的端部的突出量小。此時，隔膜310-1的端部與外裝薄膜21的內表面21i接觸。并且，隔膜310-2的端部與隔膜310-1的內表面(更接近層疊方向的中心的面)接觸。通過使隔膜310-1的端部及隔膜310-2的端部沿外裝薄膜21的內表面21i的傾斜整體向內側彎曲，形成曲部310-la及曲部310-2a。此時，作為第一隔膜的隔膜310-2的曲部310-2a與作為第二隔膜的隔膜310-3的外表面的虛擬延長面(用VP示出)相比，朝向內側彎曲。在此，隔膜310-1是位于緊鄰第一隔膜的外側的隔膜的一例。
[0087]在圖7所示的例子中，隔膜310-1被第一隔膜310-2和外裝薄膜21的內表面21i夾持。但是，變形例3的電極層疊體構成為第一隔膜的曲部310-2a與其他隔膜的端部不產生干擾而向內側自由彎曲。因此，抑制了隔膜310-1的曲部310-la的前端的針對外裝薄膜21的內表面21 i的接觸壓力。
[0088]在降低上述接觸壓力的基礎上，圖7中優選隔膜310-1的端部與外裝薄膜21的內表面21i面接觸，并且第一隔膜310-2的端部與隔膜310-1的內表面面接觸。
[0089]需要說明的是，在圖7中，作為例子，示出兩片形成曲部的端部的突出量大的隔膜。但是，本實施方式的變形例并不限于上述例子。也可以包含三片以上這種形成曲部的端部的突出量大的隔膜。
[0090]本發明的實施方式涉及的鋰離子二次電池可以是以下的第一鋰離子二次電池或第二鋰離子二次電池。
[0091]上述第一鋰離子二次電池的特征在于，包括:電極層疊體，具有隔著耐熱性隔膜層疊有多個正極和多個負極的結構，隔膜的端部從正極及負極突出；以及外裝體，由從層疊方向的兩側夾持所述電極層疊體并加以包圍的外裝薄膜形成，在所述電極層疊體的周圍形成有利用所述外裝薄膜密封所述電極層疊體的區域;在所述電極層疊體中層疊的多個隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第一隔膜的端部的突出量大，所述第二隔膜與所述第一隔膜相比位于內側，并且與所述第一隔膜相比端部的突出量小，所述第一隔膜的端部形成有曲部，所述曲部與所述外裝薄膜的內表面接觸或與位于比第一隔膜更靠向外側的位置的隔膜的內表面接觸，由此，與所述第二隔膜的主面中所述第一隔膜側的主面的虛擬延長面相比朝向內側彎曲。
[0092]上述第二鋰離子二次電池是在上述第一鋰離子二次電池的基礎上，其特征在于，所述曲部與所述外裝薄膜的內表面或位于比第一隔膜更靠向外側的位置的隔膜的內表面進行面接觸。
[0093]出于示例和說明的目的已經給出了所述詳細的說明。根據上面的教導，許多變形和改變都是可能的。所述的詳細說明并非沒有遺漏或者旨在限制在這里說明的主題。盡管已經通過文字以特有的結構特征和/或方法過程對所述主題進行了說明，但應當理解的是，權利要求書中所限定的主題不是必須限于所述的具體特征或者具體過程。更確切地說，將所述的具體特征和具體過程作為實施權利要求書的示例進行了說明。
【主權項】
1.一種鋰離子二次電池，其中，包括: 電極層疊體，包括隔著多個耐熱性隔膜層疊的多個正極及負極;和 由外裝薄膜形成的外裝體，所述外裝薄膜以從其層疊方向的兩側夾持所述電極層疊體的方式進行包圍； 所述外裝體在包圍所述電極層疊體的外裝薄膜的所述電極層疊體的周圍具有用于密封所述外裝體的區域， 所述多個隔膜的端部從所述多個正極及負極突出， 所述多個隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述第二隔膜配置在所述第一隔膜的內側，并且其端部的突出量小于所述第一隔膜， 所述第一隔膜的端部具有曲部，該曲部與所述外裝薄膜的內表面或位于所述第一隔膜的外側的隔膜的內表面接觸，并且與所述第二隔膜外表面的虛擬延長面相比朝向內側彎曲。2.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中， 所述第一隔膜的端部與所述外裝薄膜的內表面或位于所述第一隔膜的外側的所述隔膜的內表面為面接觸。
【文檔編號】H01M10/0525GK106025155SQ201610125781
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】坂口真郎, 坂口真一郎, 木村愛佳, 水田政智
【申請人】汽車能源供應公司