非水电解质二次电池的制作方法
非水电解质二次电池的制作方法
【专利说明】
[0001] 本非临时性申请是基于2014年3月6日向日本专利局提交的日本专利申请No. 2014-043987,通过引用将其整个内容并入本文中。
技术领域
[000引本发明设及设置有电极体的非水电解质二次电池，所述电极体具有正电极、负电 极W及被设置在正电极和负电极之间的隔板（S巧arator)。
【背景技术】
[0003] 日本专利特开No.2010-32346公开了检测可导致内部短路的发生的缺陷（例如， 异物混入电极体中，等等）的方法。
【发明内容】
[0004] 根据在日本专利特开No.2010-32346中公开的方法，异物向电极体中的混入仅仅 可被检测到，但是却无法防止由该样的异物向电极体中的混入导致的内部短路的发生。根 据本发明，防止了由异物向电极体中的混入导致的非水电解质二次电池的安全性的劣化。
[0005] 一种非水电解质二次电池包括电极体，所述电极体具有正电极、负电极W及被设 置在所述正电极与所述负电极之间的隔板。至少在所述隔板中保持有非水电解质。在所述 隔板的至少一部分中，在lOMPa下拘束时的所述隔板的厚度变化量为50%或更大。本文中 使用的术语"在下拘束"是指由混入电极体中的异物对隔板的压缩。
[0006] 优选地，在lOMI^a下拘束时的所述隔板的厚度变化量为90%或更小。
[0007] 优选地，所述电极体是通过W所述隔板被夹在所述正电极与所述负电极之间的状 态卷绕所述正电极和所述负电极而配置成的。在所述隔板的外周部中，在下拘束时 的所述隔板的厚度变化量为50%或更大。"隔板的外周部"是指隔板的该样的部分；该部 分面对电极体中的正电极的最外周部，并且相对于正电极的最外周部位于电极体的外周侧 上。
[000引优选地，所述隔板具有面对所述正电极的第一隔板，并且在lOMI^a下拘束时的所 述隔板的厚度变化量等于在lOMPa下拘束时的所述第一隔板的厚度变化量。例如，在至少 所述第一隔板的一部分中，在lOMPa下拘束时的所述第一隔板的厚度变化量仅需要为50% 或更大。优选地，在所述第一隔板的所述外周部中，在lOMPa下拘束时的所述第一隔板的厚 度变化量为50%或更大。"第一隔板的外周部"是指第一隔板的该样的部分；该部分面对电 极体中的正电极的最外周部，并且相对于正电极的最外周部位于电极体的外周侧上。
[0009] 更优选地，所述隔板具有所述第一隔板和面对所述负电极的第二隔板，并且在 lOMPa下拘束时的所述第二隔板的厚度变化量为5%或更小。
[0010] 从W下结合附图给出的对本发明的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、方 面和优点将变得更显而易见。
【附图说明】
[0011] 图1为示出本发明的一个实施例中的非水电解质二次电池的内部结构的示意性 平面视图。
[0012] 图2为本发明的一个实施例中的电极体的主要部分的截面图。
[0013] 图3为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。
[0014] 图4为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。
[0015] 图5为本发明的一个实施例中的电极体的主要部分的截面图。
[0016] 图6为本发明的一个实施例中的电极体的主要部分的截面图。
[0017] 图7为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。
[001引图8为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。
[0019] 图9为本发明的一个实施例中的电极体的主要部分的截面图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将参考附图描述本发明。在本发明的附图中，相同或相应的部件被由相同的 参考符号表示。此外，出于澄清和简化每个附图的目的，长度、宽度、厚度、深度等等的尺寸 关系视情况可被修改，而不是按照实际比例。
[0021] 《第一实施例》
[0022] 图1为示出本发明的第一实施例中的非水电解质二次电池的内部结构的示意性 平面视图。图2为本实施例中的电极体的主要部分的截面图。图1中示出的"电极体的轴 方向"是指电极体的制造时所使用的卷绕轴的纵方向，并且其平行于正电极的宽度方向、隔 板的宽度方向和负电极的宽度方向中的每一者。
[0023] 本实施例中的非水电解质二次电池被W该样的方式配置：将电极体11和非水电 解质放置在电池壳1的壳主体1A中。通过将W隔板15被夹在正电极13和负电极17之间 的状态扁平卷绕正电极13和负电极17而形成电极体11。正电极13的正电极暴露部13D 和负电极17的负电极暴露部17D在电极体11的轴方向上沿相反方向从隔板15伸出。通 过在正电极13的宽度方向上的一端处使正电极集电体13A从正电极混合物层13B暴露而 形成正电极暴露部13D。换言之，通过在正电极13的宽度方向上的一端处在正电极集电体 13A上不设置正电极混合物层13B而获得正电极暴露部13D。该样的正电极暴露部13D通 过正电极引线23而被连接至设置在电池壳1的盖体1B中的正电极端子3。通过在负电极 17的宽度方向上的一端处使负电极集电体17A从负电极混合物层17B暴露而形成负电极暴 露部17D。换言之，通过在负电极17的宽度方向上的一端处在负电极集电体17A上不设置 负电极混合物层17B而获得负电极暴露部17D。该样的负电极暴露部17D通过负电极引线 27而被连接至设置在盖体1B中的负电极端子7。至少在隔板15中保持有非水电解质。
[0024] 图3和图4均为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。在隔板15中，在 lOMPa下拘束时的隔板15的厚度变化量为50%或更大。本文中所使用的术语"lOMPa下拘 束"是指通过由混入电极体11中的异物引起的隔板15的压缩。"隔板15的厚度变化量"由 下式1表示。在下式1中，厚度ti表示在lOMI^a下拘束之前的隔板15的厚度（图2)，而厚 度t2表示在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度（图扣。厚度11和厚度t巧W例如使用膜 厚计而被测量。尽管没有特别限制，优选厚度ti为1ymW上且15ymW下。
[00巧](隔板15的厚度变化量）（％ )=(厚度V厚度t2)今厚度tlX100……式1。
[0026] 当异物31混入电极体11中时，隔板15接收来自异物31的接触压力并且被压缩 (图3中所示的区域D)。在本实施例中，在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度变化量为50% 或更大。相应地，隔板15的厚度变得等于或者小于其原始厚度的一半（图3中所示的区域 D)，从而在隔板15中导致孔的塌陷，结果，在孔中保持的非水电解质从隔板15被推出。W 此方式，由于非水电解质较不可能在异物31的周围存在，因此可W防止异物31通过正电极 13的电势而被电化学溶解并且在非水电解质中被洗脱（elute)(图4)。
[0027] 由于可W防止异物31的洗脱，因此可W防止异物31的洗脱物沉淀在负电极17 上。从而，可W防止由于该沉淀物贯穿到隔板15中而导致的内部短路（化学微短路）的发 生。因此，即使异物31混入电极体11中，也可W高度保持非水电解质二次电池的安全性。
[0028] 当异物31混入电极体11中时，可能发生物理短路（由异物31导致的隔板15的 破裂而引起的短路）。然而，在非水电解质二次电池中，与物理短路相比，化学微短路发生的 可能性更大。在本实施例中，由于可W防止化学微短路的发生，可W有效地防止由异物31 在电极体11中的混入所导致的内部电流短路的发生。
[0029] 此外，在非水电解质二次电池中的制造期间，异物31向电极体11中的混入的可能 性更大。在本实施例中，由于可W防止由异物31向电极体11中的混入所导致的内部电流 短路的发生，因此也可W实现提高非水电解质二次电池的制造成品率的效果。
[0030] 通常认为，当在大型电池中发生内部短路时，相对大的短路电流流经其中，从而使 安全性显著劣化。然而，根据本实施例中的非水电解质 二次电池，即使当将异物31混入电 极体11中时，也可W高度维持安全性。因此，本实施例的非水电解质二次电池适合作为用 于诸如混合动力车辆或电动车辆的汽车用电源、工厂用电源、家用电源等的大型电池。此 夕F，隔板15适合作为用于大型电池的隔板。
[003U在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度变化量优选为50%或更大且90%或更小，更 优选为50%或更大且85%或更小。如果此变化量为90%或更小，则可W防止隔板15的电 解质保持能力的劣化，从而可W防止非水电解质二次电池的性能的劣化（例如，I-V电阻的 增大等）。如果上述变化量为85%或更小，则可W进一步防止隔板15的电解质保持能力的 劣化，从而可W进一步防止非水电解质二次电池的性能的劣化。
[0032] 不特别限制将隔板15在10M化下拘束时的厚度变化量设定为50%或更大的方法。 例如，可优化隔板15的孔隙率；可通过双轴拉伸法形成隔板15 ;或者隔板15可由聚己締 (W下将缩写为"PE")制成。可组合该些方法中的任何两种或更多种。"隔板15的孔隙率" 是指孔的体积（合计）对假设未形成孔的隔板15的体积的比例。使用隔板15的材料（树 月旨）的密度和隔板15的密度计算此"隔板15的孔隙率"。
[003引当隔板15的孔隙率被设定为40%或更大时，在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度 变化量可被设定为50%或更大。优选隔板15的孔隙率被设定为50%或更大。如果隔板15 的孔隙率为80%或更小，可W防止隔板15的机械强度的劣化。如果改变隔板15中的每个 孔的尺寸和隔板15中的孔的数目中的至少一者，则可W改变隔板15的孔隙率。
[0034] 另外，W下是为什么考虑到由异物31导致的隔板15的压缩而将拘束时的压力设 定为lOMPa的原因。可W认为，当由铜制成的异物（具有50ym或更大的直径）混入电极 体中时，此异物的洗脱趋于容易发生，W致化学微短路容易发生。在此种情况下，结果是当 非水二次电池被拘束在由铜制成的异物（具有50ym的直径）被设置在正电极13与隔板 15之间的状态时，lOMPa的接触压力被施加到隔板15。当异物的尺寸增加时，被施加到隔板 15的接触压力相应地增加。根据W上原因，将拘束时的压力设定为lOMPa。
[0035] 此外，如在稍后将要描述的第二实施例中所呈示的，可W仅在隔板15的一部分中 在lOMPa下拘束时隔板15的厚度变化量为50%或更大。
[0036] 《第二实施例》
[0037] 图5为本发明的第二实施例中的电极体的主要部分的截面图。为了示例本实施例 中的隔板15的特征，图5将隔板15示出为在厚度上大于正电极13和负电极17。在下面， 将主要描述与上述第一实施例不同的特征。
[003引在本实施例中，在10M化下拘束时的隔板15的外周部15p(图5中的斜线阴影区） 的厚度变化量为50%或更大，而在lOMI^a下拘束时的隔板15的剩余部（除隔板15的外周 部15p之外的隔板15的部分）的厚度变化量小于50%。与在电极体11的内周侧相比，在 电极体11的外周侧更容易发生异物31的混入。在本实施例中，由于在lOMPa下拘束时的 隔板15的外周部15p的厚度变化量为50%或更大，可W有效防止由异物的混入导致的内部 短路的发生。因此，可W实现在W上第一实施例中所述的效果。
[0039] 此外，由于在lOMI^a下拘束时的隔板15的剩余部的厚度变化量可W被设定为小于 50%，因此可W防止整个隔板15的电解质保持能力的劣化。因此，可W进一步防止非水电 解质二次电池的性能劣化，W及例如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为较低。
[0040] 更优选地，在lOMPa下拘束时的隔板15的剩余部的厚度变化量为5%或更小。因 此，由于可W进一步防止整个隔板15的电解质保持能力的劣化，可W进一步防止非水电解 质二次电池的性能劣化。例如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为更低。
[0041] 通过下式2来表达"隔板15的剩余部的厚度变化量"。
[00创（隔板15的剩余部的厚度变化量）（％ ) = (lOMPa拘束之前隔板15的剩余部的 厚度-lOMI^a拘束时隔板15的剩余部的厚度）^ (lOMI^a拘束之前隔板15的剩余部的厚 度）X100......式 2。
[0043] 不特别限制形成隔板15的外周部15p的方法。例如，可W使用将在下拘束 时隔板15的厚度变化量设定为50%或更大的方法（在W上第一实施例中所述的方法）。
[0044] 不特别限制形成隔板15的剩余部的方法。可优化隔板15的剩余部的孔隙率巧 通过单轴拉伸法形成隔板15的剩余部；或者隔板15的剩余部可由聚丙締（W下将缩写为 "PP")制成。
[0045] 如果隔板15的剩余部的孔隙率被设定为小于40%，则在10M化下拘束时的隔板 15的剩余部的厚度变化量可W被设定为小于50%。优选隔板15的剩余部的孔隙率被设定 为35 %或更小。
[0046] 如果隔板15的剩余部的孔隙率被设定为20%或更小，则在lOMPa下拘束时的隔板 15的剩余部的厚度变化量可W被设定为5%或更小。优选隔板15的剩余部的孔隙率被设 定为15%或更小。另外，如果隔板15的孔隙率被设定为5%或更大，则可W高度维持隔板 15的电解质保持能力。
[0047] 不特别限制形成隔板15的方法。例如，可通过将具有小于40%的孔隙率的树脂 膜和具有40%或更大的孔隙率的树脂膜接合来形成隔板15。更优选将具有35%或更小的 孔隙率的树脂膜和具有40%或更大的孔隙率的树脂膜彼此接合，并且进一步优选将具有 15%或更小的孔隙率的树脂膜和具有40%或更大的孔隙率的树脂膜彼此接合。
[0048] 此外，可在其中未形成孔的树脂膜中形成具有小于40%的孔隙率的部分和具有 40%或更大的孔隙率的部分。更优选在此树脂膜中形成具有35%或更小的孔隙率的部分和 具有40%或更大的孔隙率的部分，并且进一步优选在此树脂膜中形成具有20%或更小的 孔隙率的部分和具有40%或更大的孔隙率的部分，并且仍进一步优选在此树脂膜中形成具 有15%或更小的孔隙率的部分和具有40%或更大的孔隙率的部分。
[0049] 此外，可通过将由单轴拉伸法形成的树脂膜和由双轴拉伸法形成的树脂膜接合来 形成隔板15。也可通过将PP膜和PE膜接合来形成隔板15。
[0化日]另外，W下是为什么异物31的混入更容易在电极体11的外周侧发生的原因。正 电极引线23被连接至电极体11中的正电极暴露部13D的最外周部。通常，正电极引线23 显著地厚于形成正电极暴露部13D的正电极集电体13A，因此，重于正电极集电体13A。因 此，由于正电极引线23的重量，在电极体11中的正电极13的最外周部朝着电极体11的内 周侧倾斜。该导致正电极13的最外周部与在电极体11中的隔板15的外周部15p之间的 距离的增加，W致混入壳主体1A中的异物31趋于容易在电极体11中的正电极13的最外 周部与隔板15的外周部15p之间混入。
[0化^此外，不在隔板15的外周部15p中，而是在隔板15的剩余部的一部分中，在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度变化量可为50%或更大。然而，异物31的混入更易于在电极体 11的外周侧发生。因此，在隔板15的周外部中，在lOMI^a下拘束时的隔板15的厚度变化量 为50%或更大的情况下，可W更容易地实现在W上第一实施例中描述的效果。
[005引《第；实施例》
[0化3]在本发明的第S实施例中，隔板包括第一隔板和第二隔板。图6为在本实施例中 的电极体的主要部分的截面图。图7和8均是当异物混入电极体中时的隔板的示意性侧视 图。在下面，将主要描述与上述第一实施例中不同的特征。
[0054] 在本实施例中，隔板15具有面对正电极13的第一隔板14W及面对负电极17且 与第一隔板14相接触的第二隔板16。
[005引在lOMPa下拘束时的第一隔板14的厚度变化量为50%或更大。在另一方面，在 lOMPa下拘束时的第二隔板16的厚度变化量可为50%或更大，但是优选小于50%。
[0056] 认为当在正电极13和隔板15之间混入异物31时，更易于发生化学微短路。当在 正电极13和隔板15之间混入异物31时，由该异物31导致的接触压力趋于容易被面对正 电极13的第一隔板14吸收。在本实施例中，由于在lOMPa下拘束时的第一隔板14的厚度 变化量为50%或更大（图7)，可W有效地防止在正电极13与隔板15之间混入的异物31 的洗脱（图8)。因此，可W实现在W上第一实施例中所述的效果。
[0057] 此外，由于在lOMPa下拘束时的第二隔板16的厚度变化量可W被设定为小于 50%，可W防止第二隔板16的电解质保持能力的劣化，从而可W防止整个隔板15的电解质 保持能力的劣化。因此，可W进一步防止非水电解质二次电池的性能的劣化，W及例如，可 W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为较低。
[0058] 更优选地，在10M化下拘束时的第二隔板16的厚度变化量为5%或更小。因此，可 W进一步防止第二隔板16的电解质保持能力的劣化，从而可W进一步防止整个隔板15的 电解质保持能力的劣化。因此，可w仍进一步防止非水电解质二次电池的性能劣化，w及例 如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为更低。
[0059] 通过下式3来表达"第一隔板14的厚度变化量"。在下式3中，厚度t。表示在 lOMI^a拘束之前的第一隔板14的厚度（图6)，而厚度表示在拘束时的第一隔板 14的厚度（图7)。可W例如使用膜厚计而测量厚度til和厚度112。优选t。为lym或更 大且15ym或更小，但不限制于此。
[0060] (第一隔板14的厚度变化量）（％ )=(厚度til-厚度12)今（厚度til)X100…… 式3。
[0061] 通过下式4来表达"第二隔板16的厚度变化量"。在下式4中，厚度t2康示在 lOMI^a拘束之前的第二隔板16的厚度（图6)，而厚度t22表示在lOMI^a拘束时的第二隔板 16的厚度（图7)。可W例如使用膜厚计而测量厚度*21和厚度122。优选*21为lym或更 大且15ym或更小，但不限制于此。
[006引（第二隔板16的厚度变化量）（％ )=(厚度t2i-厚度22)今（厚度t2i)X100…… 式4。
[006引不特别限制形成第一隔板14的方法。例如，可W使用将在下拘束时隔板15 的厚度变化量设定为50%或更大的方法（在W上第一实施例中所描述的方法）。
[0064] 不特别限制形成第二隔板16的方法。例如，可W使用形成隔板15的剩余部的方 法（在W上第二实施例中所描述的方法）。注意，可通过层叠两个或更多个层来形成第二隔 板16。
[0065]《第四实施例》
[0066] 通过将上述第二实施例应用于上述第=实施例，获得本发明的第四实施例。图9 为在本发明的第四实施例中的电极体的主要部分的截面图。在图9中，为了示出本实施例 中的第一隔板14的特征，将第一隔板14和第二隔板16示出为厚于正电极13和负电极17。 在下面，将主要描述与上述第=实施例不同的特征。
[0067] 在本实施例中，在lOMPa下拘束时的第一隔板14的外周部14p(图9中的斜线阴 影区）的厚度变化量为50%或更大，而在lOMPa下拘束时的第一隔板14的剩余部（除第 一隔板14的外周部14p之外的第一隔板14的部分）的厚度变化量小于50%。由于异物 31的混入更容易在电极体11的外周侧发生，因此可W有效地防止由异物的混入导致的内 部短路的发生，其结果是可W实现在上述第一实施例中描述的效果。
[0068] 此外，由于在lOMI^a下拘束时的第一隔板14的剩余部的厚度变化量可W被设定为 小于50%，可W防止整个第一隔板14的电解质保持能力的劣化。因此，由于可W防止整个 隔板15的电解质保持能力的劣化，可W进一步防止非水电解质二次电池的性能劣化。例 如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为较低。
[0069] 更优选地，在10M化下拘束时的第一隔板14的剩余部的厚度变化量为5%或更小。 由此，可W进一步防止整个第一隔板14的电解质保持能力的劣化，从而可W进一步防止整 个隔板15的电解质保持能力的劣化。因此，可W进一步防止非水电解质二次电池的性能劣 化，W及例如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为更低。
[0070] 不特别限制形成第一隔板14的外周部14p的方法。例如，可W使用将在lOMPa下 拘束时隔板15的厚度变化量设定为50%或更大的方法（在上述第一实施例中所描述的方 法）。
[0071] 不特别限制形成第一隔板14的剩余部的方法。例如，可W使用形成隔板15的剩 余部的方法（在上述第二实施例中所描述的方法）。
[0072] 不特别限制形成第一隔板14的方法。例如，可W使用形成隔板15的方法（在上 述第二实施例中所描述的方法）。
[0073][实例]
[0074]W下将更详细地描述本发明，然而本发明不限于此。
[0075] < 实例1〉
[0076](正电极的制造）
[0077] 制备由包含Li和S种过渡金属元素（Co、Ni和Mn)的裡复合氧化物制成的粉末作 为正电极活性材料。将正电极活性材料、己诀黑（导电剂）和CMC(駿甲基纤维素）的钢盐 (增粘剂）混合到水中，W获得正电极混合物糊。
[007引正电极混合物糊被施加到侣（A1)巧（具有15ym厚度的正电极集电体）的两个 表面上，并且然后被干燥，W暴露A1巧的宽度方向上的一端。由此，在A1巧的两个表面上 都形成正电极混合物层。然后，使用漉压延机压延正电极混合物层和A1巧。W此方式，获 得具有正电极暴露部的正电极。
[0079](负电极的制造）
[0080]制备鱗片状石墨作为负电极活性材料。将负电极活性材料、SBR(了苯橡胶）（粘 合剂）和CMC的钢盐（增粘剂）混合，W获得负电极混合物糊。
[0081] 负电极混合物糊被施加到铜（化）巧（具有lOym厚度的负电极集电体）的两个 表面上，并且然后被干燥，W暴露化巧的宽度方向上的一端。由此，在Cu巧的两个表面上 都形成负电极混合物层。然后，使用漉压延机压延负电极混合物层和化巧。W此方式，获 得具有负电极暴露部的负电极。
[00間（隔板的制造）
[0083]通过双轴拉伸法形成由PP制成的第一隔板（具有5ym厚度）。当使用膜厚计测 量在lOMPa下拘束时的第一隔板的厚度变化量时，该变化量为50%。当计算第一隔板的孔 隙率时，孔隙率为40%。
[0084] 通过单轴拉伸法形成PE层（具有5ym的厚度）和PP层（具有5ym的厚度）。 当使用膜厚计测量在lOMPa下拘束时的每一个PE层和PP层的厚度变化量时，每个变化量 为5%。当计算每个PE层和PP层的孔隙率时，每个孔隙率为20%。然后，将第一隔板、PE 层和PP层顺序层叠W由此获得隔板。
[0085](电极体的制造和插入）
[0086] 在正电极混合物层和负电极混合物层之间设置隔板，使得第一隔板面对正电极混 合物层而PP层面对负电极混合物层。此外，正电极、负电极和隔板被设置为使得正电极暴 露部和负电极暴露部在A1巧（或者化巧）的宽度方向上沿相反方向从隔板伸出。
[0087]然后，将卷绕轴（未示出）设置为平行于A1巧（或者Cu巧）的宽度方向延伸，并 且使用此卷绕轴卷绕正电极、隔板和负电极。然后，在室温下，对所获得的圆柱形电极体进 行2分钟的4kN/cm2的压力施加，由此获得扁平状电极体。
[008引然后，在电极体中使异物（由铜制成并且具有100ym的直径）在正电极与隔板之 间混入。然后，使用正电极引线连接电极体的正电极暴露部和正电极端子，并且使用负电极 引线连接电极体的负电极暴露部和负电极端子。然后，将电极体放置在由层压膜制成的电 池壳中。
[0089] (非水电解质溶液的制备和引入）< br>[0090] 将碳酸亚己醋、碳酸二己醋和碳酸甲己醋混合在一起，W获得30:40:30的体积 比，由此实现混合溶剂。在此混合溶剂中，引入Li化W获得1.Omol/L的浓度。W此方式， 获得电解质溶剂。在将所获得的电解质溶液引入层压膜中之后，密封此层压膜。W此方式， 获得实例1中的非水电解质二次电池。
[0091] <实例2至16W及比较例1〉
[0092] 在实例2至11和比较例1中，除了在lOMI^a下拘束时的第一隔板的厚度变化量获 得表1中示出的每个值之外，根据在上述实例1中描述的方法制造非水电解质二次电池。 [009引在实例12至16中，除了在lOMPa下拘束时的第一隔板、PE层和PP层的每一者的 厚度变化量获得表2中示出的每个值之外，根据在上述实例1中描述的方法制造非水电解 质二次电池。
[0094] (内部短路的发生和不发生）
[0095] 在将非水电解质二次电池的电池电压保持在4.IV持续5个小时之后，将此非水电 解质二次电池放置在恒温槽（(25°C)中，在此状态下对电池电压进行一天的测量。在此电 池电压测量中，使用数字万用表（由ADVANTEST公司制造）测量非水电解质二次电池的开 路电压。
[0096] 结果被示出在每个表1和2的"内部短路的发生和不发生"中。在表1和2中，"A" 表示在电池电压测量期间的电池电压变化量小于5mV，即，表示判定在非水电解质二次电池 中不发生内部短路。"B"表示在电池电压测量期间的电池电压变化量为5mV或更大，即，表 示判定在非水电解质二次电池中发生内部短路。
[0097] (I-V电阻的测量）
[009引然后，使10C的电流流动，W便获得在0°c环境下的3. 7V的电池电压来对非水电解 质二次电池充电。然后，获得电压变化量（AV)，并且将所获得的AV除W电流，从而获得 I-V电阻。结果被示出在每个表1和2中的"I-V电阻"中。
[0099][表U
[0100]
[010U"厚度变化量（％ )*1"是指在lOMPa下拘束时第一隔板的厚度变化量（％ )。[010引"厚度变化量（％ )*2"是指在lOMPa下拘束时PE层的厚度变化量（％ )。 [010引"厚度变化量（％ ) *3"是指在lOMPa下拘束时PP层的厚度变化量（％)。
[0104][表引
[0105]
[0106]"厚度变化量（％ )*1"是指在lOMPa下拘束时第一隔板的厚度变化量（％ )。
[0107]"厚度变化量（％ )*2"是指在lOMPa下拘束时PE层的厚度变化量（％ )。
[0108]"厚度变化量（％ ) *3"是指在lOMPa下拘束时PP层的厚度变化量（％ )。
[0109](综述）
[0110] 如表1和2中所示，在实例1至16中，即使在正电极与隔板之间混入异物，也可W 防止内部短路的发生。另一方面，在比较例1中不能防止内部短路的发生。基于此结果，证 明了如果在lOMPa下拘束时的第一隔板的厚度变化量为50%或更大，可W防止由异物混入 电极体中而导致的内部短路的发生。
[0111] 与实例10和11相比，实例1至9中的I-V电阻更低。基于此结果，证明了如果在 lOMI^a下拘束时的第一隔板的厚度变化量为50%或更大且90%或更小，可W防止非水电解 质二次电池的性能劣化。
[0112] 每个实例1至8中的I-V电阻为5mQ或更低，其比实例9中的I-V电阻还低。基 于此结果，证明了如果在lOMI^a下拘束时的第一隔板的厚度变化量为50%或更大且85%或 更小，可W进一步防止非水电解质二次电池的性能劣化。
[011引与实例12相比，实例2中的I-V电阻更低。同样的关系也适用于实例2和实例 13 ;实例3和实例14 ;实例4和实例15 及实例5和实例16。基于此结果，证明了如果在 10M化下拘束时的每个PE层和PP层的厚度变化量为5 %或更小，可W进一步防止非水电解 质二次电池的性能劣化。
[0114] 尽管已经详细描述和示例了本发明，但可W清楚地理解，本发明仅是W示例和实 例的方式且不是W限制的方式给出的，本发明的范围由所附权利要求的各项来解释。
[0115] 例如，优选非水电解质二次电池为裡离子二次电池。优选正电极和负电极分别具 有裡离子二次电池的一般使用的正电极和负电极的构成。形成正电极的正电极集电体和正 电极混合物层的材料不限于上述实例中描述的材料。优选正电极混合物层中的正电极活性 材料、导电剂和粘合剂的含量分别为在裡离子二次电池的正电极混合物层中一般使用的正 电极活性材料、导电剂和粘合剂的含量。不特别限制正电极引线的材料。该对负电极同样 适用。
[0116] 非水电解质的溶剂和所溶解的物质不限于在上述实例中描述的材料。可使用凝胶 溶剂作为溶剂。
[0117] 电极体可通过W隔板被夹在正电极与负电极之间的状态卷绕正电极和负电极来 形成（作为圆柱形电极体），或者通过顺序层叠正电极、隔板、负电极和隔板来形成（作为层 叠型电极体）。
【主权项】
1. 一种非水电解质二次电池，所述非水电解质二次电池包括电极体（11)，所述电极体 (11)具有正电极（13)、负电极（17)以及被设置在所述正电极（13)与所述负电极（17)之 间的隔板（15)， 至少在所述隔板（15)中保持有非水电解质， 在所述隔板（15)的至少一部分中，在IOMPa下拘束时的所述隔板（15)的厚度变化量 为50%或更大。2. 根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，在IOMPa下拘束时的所述隔板 (15)的厚度变化量为90%或更小。3. 根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中 所述电极体（11)是通过以所述隔板（15)被夹在所述正电极（13)与所述负电极（17) 之间的状态卷绕所述正电极（13)和所述负电极（17)而配置成的，并且 在所述隔板（15)的外周部（15p)中，在IOMPa下拘束时的所述隔板（15)的厚度变化 量为50 %或更大。4. 根据权利要求3所述的非水电解质二次电池，其中 所述隔板（15)具有面对所述正电极（13)的第一隔板（14)，并且 在IOMPa下拘束时的所述隔板（15)的厚度变化量等于在IOMPa下拘束时的所述第一 隔板（14)的厚度变化量。5. 根据权利要求4所述的非水电解质二次电池，其中 所述隔板（15)具有面对所述负电极（17)的第二隔板（16)，并且 在IOMPa下拘束时的所述第二隔板（16)的厚度变化量为5%或更小。6. 根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中 所述隔板（15)具有面对所述正电极（13)的第一隔板（14)，并且 在IOMPa下拘束时的所述隔板（15)的厚度变化量等于在IOMPa下拘束时的所述第一 隔板（14)的厚度变化量。7. 根据权利要求6所述的非水电解质二次电池，其中 所述隔板（15)具有面对所述负电极（17)的第二隔板（16)，并且 在IOMPa下拘束时的所述第二隔板（16)的厚度变化量为5%或更小。
【专利摘要】本发明涉及非水电解质二次电池。一种非水电解质二次电池包括电极体(11)，所述电极体(11)具有正电极(13)、负电极(17)以及被设置在所述正电极(13)与所述负电极(17)之间的隔板(15)。至少在所述隔板(15)中保持有非水电解质。在所述隔板(15)的至少一部分中，在10MPa下拘束时的所述隔板(15)的厚度变化量为50％或更大。
【IPC分类】H01M2/34, H01M10/0525, H01M10/05, H01M2/16
【公开号】CN104900901
【申请号】CN201510097939
【发明人】岩濑康资
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】DE102015101122A1, US20150255770
【专利说明】
[0001] 本非临时性申请是基于2014年3月6日向日本专利局提交的日本专利申请No. 2014-043987,通过引用将其整个内容并入本文中。
技术领域
[000引本发明设及设置有电极体的非水电解质二次电池，所述电极体具有正电极、负电 极W及被设置在正电极和负电极之间的隔板（S巧arator)。
【背景技术】
[0003] 日本专利特开No.2010-32346公开了检测可导致内部短路的发生的缺陷（例如， 异物混入电极体中，等等）的方法。
【发明内容】
[0004] 根据在日本专利特开No.2010-32346中公开的方法，异物向电极体中的混入仅仅 可被检测到，但是却无法防止由该样的异物向电极体中的混入导致的内部短路的发生。根 据本发明，防止了由异物向电极体中的混入导致的非水电解质二次电池的安全性的劣化。
[0005] 一种非水电解质二次电池包括电极体，所述电极体具有正电极、负电极W及被设 置在所述正电极与所述负电极之间的隔板。至少在所述隔板中保持有非水电解质。在所述 隔板的至少一部分中，在lOMPa下拘束时的所述隔板的厚度变化量为50%或更大。本文中 使用的术语"在下拘束"是指由混入电极体中的异物对隔板的压缩。
[0006] 优选地，在lOMI^a下拘束时的所述隔板的厚度变化量为90%或更小。
[0007] 优选地，所述电极体是通过W所述隔板被夹在所述正电极与所述负电极之间的状 态卷绕所述正电极和所述负电极而配置成的。在所述隔板的外周部中，在下拘束时 的所述隔板的厚度变化量为50%或更大。"隔板的外周部"是指隔板的该样的部分；该部 分面对电极体中的正电极的最外周部，并且相对于正电极的最外周部位于电极体的外周侧 上。
[000引优选地，所述隔板具有面对所述正电极的第一隔板，并且在lOMI^a下拘束时的所 述隔板的厚度变化量等于在lOMPa下拘束时的所述第一隔板的厚度变化量。例如，在至少 所述第一隔板的一部分中，在lOMPa下拘束时的所述第一隔板的厚度变化量仅需要为50% 或更大。优选地，在所述第一隔板的所述外周部中，在lOMPa下拘束时的所述第一隔板的厚 度变化量为50%或更大。"第一隔板的外周部"是指第一隔板的该样的部分；该部分面对电 极体中的正电极的最外周部，并且相对于正电极的最外周部位于电极体的外周侧上。
[0009] 更优选地，所述隔板具有所述第一隔板和面对所述负电极的第二隔板，并且在 lOMPa下拘束时的所述第二隔板的厚度变化量为5%或更小。
[0010] 从W下结合附图给出的对本发明的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、方 面和优点将变得更显而易见。
【附图说明】
[0011] 图1为示出本发明的一个实施例中的非水电解质二次电池的内部结构的示意性 平面视图。
[0012] 图2为本发明的一个实施例中的电极体的主要部分的截面图。
[0013] 图3为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。
[0014] 图4为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。
[0015] 图5为本发明的一个实施例中的电极体的主要部分的截面图。
[0016] 图6为本发明的一个实施例中的电极体的主要部分的截面图。
[0017] 图7为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。
[001引图8为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。
[0019] 图9为本发明的一个实施例中的电极体的主要部分的截面图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将参考附图描述本发明。在本发明的附图中，相同或相应的部件被由相同的 参考符号表示。此外，出于澄清和简化每个附图的目的，长度、宽度、厚度、深度等等的尺寸 关系视情况可被修改，而不是按照实际比例。
[0021] 《第一实施例》
[0022] 图1为示出本发明的第一实施例中的非水电解质二次电池的内部结构的示意性 平面视图。图2为本实施例中的电极体的主要部分的截面图。图1中示出的"电极体的轴 方向"是指电极体的制造时所使用的卷绕轴的纵方向，并且其平行于正电极的宽度方向、隔 板的宽度方向和负电极的宽度方向中的每一者。
[0023] 本实施例中的非水电解质二次电池被W该样的方式配置：将电极体11和非水电 解质放置在电池壳1的壳主体1A中。通过将W隔板15被夹在正电极13和负电极17之间 的状态扁平卷绕正电极13和负电极17而形成电极体11。正电极13的正电极暴露部13D 和负电极17的负电极暴露部17D在电极体11的轴方向上沿相反方向从隔板15伸出。通 过在正电极13的宽度方向上的一端处使正电极集电体13A从正电极混合物层13B暴露而 形成正电极暴露部13D。换言之，通过在正电极13的宽度方向上的一端处在正电极集电体 13A上不设置正电极混合物层13B而获得正电极暴露部13D。该样的正电极暴露部13D通 过正电极引线23而被连接至设置在电池壳1的盖体1B中的正电极端子3。通过在负电极 17的宽度方向上的一端处使负电极集电体17A从负电极混合物层17B暴露而形成负电极暴 露部17D。换言之，通过在负电极17的宽度方向上的一端处在负电极集电体17A上不设置 负电极混合物层17B而获得负电极暴露部17D。该样的负电极暴露部17D通过负电极引线 27而被连接至设置在盖体1B中的负电极端子7。至少在隔板15中保持有非水电解质。
[0024] 图3和图4均为当异物混入电极体中时隔板的示意性侧视图。在隔板15中，在 lOMPa下拘束时的隔板15的厚度变化量为50%或更大。本文中所使用的术语"lOMPa下拘 束"是指通过由混入电极体11中的异物引起的隔板15的压缩。"隔板15的厚度变化量"由 下式1表示。在下式1中，厚度ti表示在lOMI^a下拘束之前的隔板15的厚度（图2)，而厚 度t2表示在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度（图扣。厚度11和厚度t巧W例如使用膜 厚计而被测量。尽管没有特别限制，优选厚度ti为1ymW上且15ymW下。
[00巧](隔板15的厚度变化量）（％ )=(厚度V厚度t2)今厚度tlX100……式1。
[0026] 当异物31混入电极体11中时，隔板15接收来自异物31的接触压力并且被压缩 (图3中所示的区域D)。在本实施例中，在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度变化量为50% 或更大。相应地，隔板15的厚度变得等于或者小于其原始厚度的一半（图3中所示的区域 D)，从而在隔板15中导致孔的塌陷，结果，在孔中保持的非水电解质从隔板15被推出。W 此方式，由于非水电解质较不可能在异物31的周围存在，因此可W防止异物31通过正电极 13的电势而被电化学溶解并且在非水电解质中被洗脱（elute)(图4)。
[0027] 由于可W防止异物31的洗脱，因此可W防止异物31的洗脱物沉淀在负电极17 上。从而，可W防止由于该沉淀物贯穿到隔板15中而导致的内部短路（化学微短路）的发 生。因此，即使异物31混入电极体11中，也可W高度保持非水电解质二次电池的安全性。
[0028] 当异物31混入电极体11中时，可能发生物理短路（由异物31导致的隔板15的 破裂而引起的短路）。然而，在非水电解质二次电池中，与物理短路相比，化学微短路发生的 可能性更大。在本实施例中，由于可W防止化学微短路的发生，可W有效地防止由异物31 在电极体11中的混入所导致的内部电流短路的发生。
[0029] 此外，在非水电解质二次电池中的制造期间，异物31向电极体11中的混入的可能 性更大。在本实施例中，由于可W防止由异物31向电极体11中的混入所导致的内部电流 短路的发生，因此也可W实现提高非水电解质二次电池的制造成品率的效果。
[0030] 通常认为，当在大型电池中发生内部短路时，相对大的短路电流流经其中，从而使 安全性显著劣化。然而，根据本实施例中的非水电解质 二次电池，即使当将异物31混入电 极体11中时，也可W高度维持安全性。因此，本实施例的非水电解质二次电池适合作为用 于诸如混合动力车辆或电动车辆的汽车用电源、工厂用电源、家用电源等的大型电池。此 夕F，隔板15适合作为用于大型电池的隔板。
[003U在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度变化量优选为50%或更大且90%或更小，更 优选为50%或更大且85%或更小。如果此变化量为90%或更小，则可W防止隔板15的电 解质保持能力的劣化，从而可W防止非水电解质二次电池的性能的劣化（例如，I-V电阻的 增大等）。如果上述变化量为85%或更小，则可W进一步防止隔板15的电解质保持能力的 劣化，从而可W进一步防止非水电解质二次电池的性能的劣化。
[0032] 不特别限制将隔板15在10M化下拘束时的厚度变化量设定为50%或更大的方法。 例如，可优化隔板15的孔隙率；可通过双轴拉伸法形成隔板15 ;或者隔板15可由聚己締 (W下将缩写为"PE")制成。可组合该些方法中的任何两种或更多种。"隔板15的孔隙率" 是指孔的体积（合计）对假设未形成孔的隔板15的体积的比例。使用隔板15的材料（树 月旨）的密度和隔板15的密度计算此"隔板15的孔隙率"。
[003引当隔板15的孔隙率被设定为40%或更大时，在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度 变化量可被设定为50%或更大。优选隔板15的孔隙率被设定为50%或更大。如果隔板15 的孔隙率为80%或更小，可W防止隔板15的机械强度的劣化。如果改变隔板15中的每个 孔的尺寸和隔板15中的孔的数目中的至少一者，则可W改变隔板15的孔隙率。
[0034] 另外，W下是为什么考虑到由异物31导致的隔板15的压缩而将拘束时的压力设 定为lOMPa的原因。可W认为，当由铜制成的异物（具有50ym或更大的直径）混入电极 体中时，此异物的洗脱趋于容易发生，W致化学微短路容易发生。在此种情况下，结果是当 非水二次电池被拘束在由铜制成的异物（具有50ym的直径）被设置在正电极13与隔板 15之间的状态时，lOMPa的接触压力被施加到隔板15。当异物的尺寸增加时，被施加到隔板 15的接触压力相应地增加。根据W上原因，将拘束时的压力设定为lOMPa。
[0035] 此外，如在稍后将要描述的第二实施例中所呈示的，可W仅在隔板15的一部分中 在lOMPa下拘束时隔板15的厚度变化量为50%或更大。
[0036] 《第二实施例》
[0037] 图5为本发明的第二实施例中的电极体的主要部分的截面图。为了示例本实施例 中的隔板15的特征，图5将隔板15示出为在厚度上大于正电极13和负电极17。在下面， 将主要描述与上述第一实施例不同的特征。
[003引在本实施例中，在10M化下拘束时的隔板15的外周部15p(图5中的斜线阴影区） 的厚度变化量为50%或更大，而在lOMI^a下拘束时的隔板15的剩余部（除隔板15的外周 部15p之外的隔板15的部分）的厚度变化量小于50%。与在电极体11的内周侧相比，在 电极体11的外周侧更容易发生异物31的混入。在本实施例中，由于在lOMPa下拘束时的 隔板15的外周部15p的厚度变化量为50%或更大，可W有效防止由异物的混入导致的内部 短路的发生。因此，可W实现在W上第一实施例中所述的效果。
[0039] 此外，由于在lOMI^a下拘束时的隔板15的剩余部的厚度变化量可W被设定为小于 50%，因此可W防止整个隔板15的电解质保持能力的劣化。因此，可W进一步防止非水电 解质二次电池的性能劣化，W及例如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为较低。
[0040] 更优选地，在lOMPa下拘束时的隔板15的剩余部的厚度变化量为5%或更小。因 此，由于可W进一步防止整个隔板15的电解质保持能力的劣化，可W进一步防止非水电解 质二次电池的性能劣化。例如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为更低。
[0041] 通过下式2来表达"隔板15的剩余部的厚度变化量"。
[00创（隔板15的剩余部的厚度变化量）（％ ) = (lOMPa拘束之前隔板15的剩余部的 厚度-lOMI^a拘束时隔板15的剩余部的厚度）^ (lOMI^a拘束之前隔板15的剩余部的厚 度）X100......式 2。
[0043] 不特别限制形成隔板15的外周部15p的方法。例如，可W使用将在下拘束 时隔板15的厚度变化量设定为50%或更大的方法（在W上第一实施例中所述的方法）。
[0044] 不特别限制形成隔板15的剩余部的方法。可优化隔板15的剩余部的孔隙率巧 通过单轴拉伸法形成隔板15的剩余部；或者隔板15的剩余部可由聚丙締（W下将缩写为 "PP")制成。
[0045] 如果隔板15的剩余部的孔隙率被设定为小于40%，则在10M化下拘束时的隔板 15的剩余部的厚度变化量可W被设定为小于50%。优选隔板15的剩余部的孔隙率被设定 为35 %或更小。
[0046] 如果隔板15的剩余部的孔隙率被设定为20%或更小，则在lOMPa下拘束时的隔板 15的剩余部的厚度变化量可W被设定为5%或更小。优选隔板15的剩余部的孔隙率被设 定为15%或更小。另外，如果隔板15的孔隙率被设定为5%或更大，则可W高度维持隔板 15的电解质保持能力。
[0047] 不特别限制形成隔板15的方法。例如，可通过将具有小于40%的孔隙率的树脂 膜和具有40%或更大的孔隙率的树脂膜接合来形成隔板15。更优选将具有35%或更小的 孔隙率的树脂膜和具有40%或更大的孔隙率的树脂膜彼此接合，并且进一步优选将具有 15%或更小的孔隙率的树脂膜和具有40%或更大的孔隙率的树脂膜彼此接合。
[0048] 此外，可在其中未形成孔的树脂膜中形成具有小于40%的孔隙率的部分和具有 40%或更大的孔隙率的部分。更优选在此树脂膜中形成具有35%或更小的孔隙率的部分和 具有40%或更大的孔隙率的部分，并且进一步优选在此树脂膜中形成具有20%或更小的 孔隙率的部分和具有40%或更大的孔隙率的部分，并且仍进一步优选在此树脂膜中形成具 有15%或更小的孔隙率的部分和具有40%或更大的孔隙率的部分。
[0049] 此外，可通过将由单轴拉伸法形成的树脂膜和由双轴拉伸法形成的树脂膜接合来 形成隔板15。也可通过将PP膜和PE膜接合来形成隔板15。
[0化日]另外，W下是为什么异物31的混入更容易在电极体11的外周侧发生的原因。正 电极引线23被连接至电极体11中的正电极暴露部13D的最外周部。通常，正电极引线23 显著地厚于形成正电极暴露部13D的正电极集电体13A，因此，重于正电极集电体13A。因 此，由于正电极引线23的重量，在电极体11中的正电极13的最外周部朝着电极体11的内 周侧倾斜。该导致正电极13的最外周部与在电极体11中的隔板15的外周部15p之间的 距离的增加，W致混入壳主体1A中的异物31趋于容易在电极体11中的正电极13的最外 周部与隔板15的外周部15p之间混入。
[0化^此外，不在隔板15的外周部15p中，而是在隔板15的剩余部的一部分中，在lOMPa下拘束时的隔板15的厚度变化量可为50%或更大。然而，异物31的混入更易于在电极体 11的外周侧发生。因此，在隔板15的周外部中，在lOMI^a下拘束时的隔板15的厚度变化量 为50%或更大的情况下，可W更容易地实现在W上第一实施例中描述的效果。
[005引《第；实施例》
[0化3]在本发明的第S实施例中，隔板包括第一隔板和第二隔板。图6为在本实施例中 的电极体的主要部分的截面图。图7和8均是当异物混入电极体中时的隔板的示意性侧视 图。在下面，将主要描述与上述第一实施例中不同的特征。
[0054] 在本实施例中，隔板15具有面对正电极13的第一隔板14W及面对负电极17且 与第一隔板14相接触的第二隔板16。
[005引在lOMPa下拘束时的第一隔板14的厚度变化量为50%或更大。在另一方面，在 lOMPa下拘束时的第二隔板16的厚度变化量可为50%或更大，但是优选小于50%。
[0056] 认为当在正电极13和隔板15之间混入异物31时，更易于发生化学微短路。当在 正电极13和隔板15之间混入异物31时，由该异物31导致的接触压力趋于容易被面对正 电极13的第一隔板14吸收。在本实施例中，由于在lOMPa下拘束时的第一隔板14的厚度 变化量为50%或更大（图7)，可W有效地防止在正电极13与隔板15之间混入的异物31 的洗脱（图8)。因此，可W实现在W上第一实施例中所述的效果。
[0057] 此外，由于在lOMPa下拘束时的第二隔板16的厚度变化量可W被设定为小于 50%，可W防止第二隔板16的电解质保持能力的劣化，从而可W防止整个隔板15的电解质 保持能力的劣化。因此，可W进一步防止非水电解质二次电池的性能的劣化，W及例如，可 W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为较低。
[0058] 更优选地，在10M化下拘束时的第二隔板16的厚度变化量为5%或更小。因此，可 W进一步防止第二隔板16的电解质保持能力的劣化，从而可W进一步防止整个隔板15的 电解质保持能力的劣化。因此，可w仍进一步防止非水电解质二次电池的性能劣化，w及例 如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为更低。
[0059] 通过下式3来表达"第一隔板14的厚度变化量"。在下式3中，厚度t。表示在 lOMI^a拘束之前的第一隔板14的厚度（图6)，而厚度表示在拘束时的第一隔板 14的厚度（图7)。可W例如使用膜厚计而测量厚度til和厚度112。优选t。为lym或更 大且15ym或更小，但不限制于此。
[0060] (第一隔板14的厚度变化量）（％ )=(厚度til-厚度12)今（厚度til)X100…… 式3。
[0061] 通过下式4来表达"第二隔板16的厚度变化量"。在下式4中，厚度t2康示在 lOMI^a拘束之前的第二隔板16的厚度（图6)，而厚度t22表示在lOMI^a拘束时的第二隔板 16的厚度（图7)。可W例如使用膜厚计而测量厚度*21和厚度122。优选*21为lym或更 大且15ym或更小，但不限制于此。
[006引（第二隔板16的厚度变化量）（％ )=(厚度t2i-厚度22)今（厚度t2i)X100…… 式4。
[006引不特别限制形成第一隔板14的方法。例如，可W使用将在下拘束时隔板15 的厚度变化量设定为50%或更大的方法（在W上第一实施例中所描述的方法）。
[0064] 不特别限制形成第二隔板16的方法。例如，可W使用形成隔板15的剩余部的方 法（在W上第二实施例中所描述的方法）。注意，可通过层叠两个或更多个层来形成第二隔 板16。
[0065]《第四实施例》
[0066] 通过将上述第二实施例应用于上述第=实施例，获得本发明的第四实施例。图9 为在本发明的第四实施例中的电极体的主要部分的截面图。在图9中，为了示出本实施例 中的第一隔板14的特征，将第一隔板14和第二隔板16示出为厚于正电极13和负电极17。 在下面，将主要描述与上述第=实施例不同的特征。
[0067] 在本实施例中，在lOMPa下拘束时的第一隔板14的外周部14p(图9中的斜线阴 影区）的厚度变化量为50%或更大，而在lOMPa下拘束时的第一隔板14的剩余部（除第 一隔板14的外周部14p之外的第一隔板14的部分）的厚度变化量小于50%。由于异物 31的混入更容易在电极体11的外周侧发生，因此可W有效地防止由异物的混入导致的内 部短路的发生，其结果是可W实现在上述第一实施例中描述的效果。
[0068] 此外，由于在lOMI^a下拘束时的第一隔板14的剩余部的厚度变化量可W被设定为 小于50%，可W防止整个第一隔板14的电解质保持能力的劣化。因此，由于可W防止整个 隔板15的电解质保持能力的劣化，可W进一步防止非水电解质二次电池的性能劣化。例 如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为较低。
[0069] 更优选地，在10M化下拘束时的第一隔板14的剩余部的厚度变化量为5%或更小。 由此，可W进一步防止整个第一隔板14的电解质保持能力的劣化，从而可W进一步防止整 个隔板15的电解质保持能力的劣化。因此，可W进一步防止非水电解质二次电池的性能劣 化，W及例如，可W将非水电解质二次电池的I-V电阻保持为更低。
[0070] 不特别限制形成第一隔板14的外周部14p的方法。例如，可W使用将在lOMPa下 拘束时隔板15的厚度变化量设定为50%或更大的方法（在上述第一实施例中所描述的方 法）。
[0071] 不特别限制形成第一隔板14的剩余部的方法。例如，可W使用形成隔板15的剩 余部的方法（在上述第二实施例中所描述的方法）。
[0072] 不特别限制形成第一隔板14的方法。例如，可W使用形成隔板15的方法（在上 述第二实施例中所描述的方法）。
[0073][实例]
[0074]W下将更详细地描述本发明，然而本发明不限于此。
[0075] < 实例1〉
[0076](正电极的制造）
[0077] 制备由包含Li和S种过渡金属元素（Co、Ni和Mn)的裡复合氧化物制成的粉末作 为正电极活性材料。将正电极活性材料、己诀黑（导电剂）和CMC(駿甲基纤维素）的钢盐 (增粘剂）混合到水中，W获得正电极混合物糊。
[007引正电极混合物糊被施加到侣（A1)巧（具有15ym厚度的正电极集电体）的两个 表面上，并且然后被干燥，W暴露A1巧的宽度方向上的一端。由此，在A1巧的两个表面上 都形成正电极混合物层。然后，使用漉压延机压延正电极混合物层和A1巧。W此方式，获 得具有正电极暴露部的正电极。
[0079](负电极的制造）
[0080]制备鱗片状石墨作为负电极活性材料。将负电极活性材料、SBR(了苯橡胶）（粘 合剂）和CMC的钢盐（增粘剂）混合，W获得负电极混合物糊。
[0081] 负电极混合物糊被施加到铜（化）巧（具有lOym厚度的负电极集电体）的两个 表面上，并且然后被干燥，W暴露化巧的宽度方向上的一端。由此，在Cu巧的两个表面上 都形成负电极混合物层。然后，使用漉压延机压延负电极混合物层和化巧。W此方式，获 得具有负电极暴露部的负电极。
[00間（隔板的制造）
[0083]通过双轴拉伸法形成由PP制成的第一隔板（具有5ym厚度）。当使用膜厚计测 量在lOMPa下拘束时的第一隔板的厚度变化量时，该变化量为50%。当计算第一隔板的孔 隙率时，孔隙率为40%。
[0084] 通过单轴拉伸法形成PE层（具有5ym的厚度）和PP层（具有5ym的厚度）。 当使用膜厚计测量在lOMPa下拘束时的每一个PE层和PP层的厚度变化量时，每个变化量 为5%。当计算每个PE层和PP层的孔隙率时，每个孔隙率为20%。然后，将第一隔板、PE 层和PP层顺序层叠W由此获得隔板。
[0085](电极体的制造和插入）
[0086] 在正电极混合物层和负电极混合物层之间设置隔板，使得第一隔板面对正电极混 合物层而PP层面对负电极混合物层。此外，正电极、负电极和隔板被设置为使得正电极暴 露部和负电极暴露部在A1巧（或者化巧）的宽度方向上沿相反方向从隔板伸出。
[0087]然后，将卷绕轴（未示出）设置为平行于A1巧（或者Cu巧）的宽度方向延伸，并 且使用此卷绕轴卷绕正电极、隔板和负电极。然后，在室温下，对所获得的圆柱形电极体进 行2分钟的4kN/cm2的压力施加，由此获得扁平状电极体。
[008引然后，在电极体中使异物（由铜制成并且具有100ym的直径）在正电极与隔板之 间混入。然后，使用正电极引线连接电极体的正电极暴露部和正电极端子，并且使用负电极 引线连接电极体的负电极暴露部和负电极端子。然后，将电极体放置在由层压膜制成的电 池壳中。
[0089] (非水电解质溶液的制备和引入）< br>[0090] 将碳酸亚己醋、碳酸二己醋和碳酸甲己醋混合在一起，W获得30:40:30的体积 比，由此实现混合溶剂。在此混合溶剂中，引入Li化W获得1.Omol/L的浓度。W此方式， 获得电解质溶剂。在将所获得的电解质溶液引入层压膜中之后，密封此层压膜。W此方式， 获得实例1中的非水电解质二次电池。
[0091] <实例2至16W及比较例1〉
[0092] 在实例2至11和比较例1中，除了在lOMI^a下拘束时的第一隔板的厚度变化量获 得表1中示出的每个值之外，根据在上述实例1中描述的方法制造非水电解质二次电池。 [009引在实例12至16中，除了在lOMPa下拘束时的第一隔板、PE层和PP层的每一者的 厚度变化量获得表2中示出的每个值之外，根据在上述实例1中描述的方法制造非水电解 质二次电池。
[0094] (内部短路的发生和不发生）
[0095] 在将非水电解质二次电池的电池电压保持在4.IV持续5个小时之后，将此非水电 解质二次电池放置在恒温槽（(25°C)中，在此状态下对电池电压进行一天的测量。在此电 池电压测量中，使用数字万用表（由ADVANTEST公司制造）测量非水电解质二次电池的开 路电压。
[0096] 结果被示出在每个表1和2的"内部短路的发生和不发生"中。在表1和2中，"A" 表示在电池电压测量期间的电池电压变化量小于5mV，即，表示判定在非水电解质二次电池 中不发生内部短路。"B"表示在电池电压测量期间的电池电压变化量为5mV或更大，即，表 示判定在非水电解质二次电池中发生内部短路。
[0097] (I-V电阻的测量）
[009引然后，使10C的电流流动，W便获得在0°c环境下的3. 7V的电池电压来对非水电解 质二次电池充电。然后，获得电压变化量（AV)，并且将所获得的AV除W电流，从而获得 I-V电阻。结果被示出在每个表1和2中的"I-V电阻"中。
[0099][表U
[0100]
[010U"厚度变化量（％ )*1"是指在lOMPa下拘束时第一隔板的厚度变化量（％ )。[010引"厚度变化量（％ )*2"是指在lOMPa下拘束时PE层的厚度变化量（％ )。 [010引"厚度变化量（％ ) *3"是指在lOMPa下拘束时PP层的厚度变化量（％)。
[0104][表引
[0105]
[0106]"厚度变化量（％ )*1"是指在lOMPa下拘束时第一隔板的厚度变化量（％ )。
[0107]"厚度变化量（％ )*2"是指在lOMPa下拘束时PE层的厚度变化量（％ )。
[0108]"厚度变化量（％ ) *3"是指在lOMPa下拘束时PP层的厚度变化量（％ )。
[0109](综述）
[0110] 如表1和2中所示，在实例1至16中，即使在正电极与隔板之间混入异物，也可W 防止内部短路的发生。另一方面，在比较例1中不能防止内部短路的发生。基于此结果，证 明了如果在lOMPa下拘束时的第一隔板的厚度变化量为50%或更大，可W防止由异物混入 电极体中而导致的内部短路的发生。
[0111] 与实例10和11相比，实例1至9中的I-V电阻更低。基于此结果，证明了如果在 lOMI^a下拘束时的第一隔板的厚度变化量为50%或更大且90%或更小，可W防止非水电解 质二次电池的性能劣化。
[0112] 每个实例1至8中的I-V电阻为5mQ或更低，其比实例9中的I-V电阻还低。基 于此结果，证明了如果在lOMI^a下拘束时的第一隔板的厚度变化量为50%或更大且85%或 更小，可W进一步防止非水电解质二次电池的性能劣化。
[011引与实例12相比，实例2中的I-V电阻更低。同样的关系也适用于实例2和实例 13 ;实例3和实例14 ;实例4和实例15 及实例5和实例16。基于此结果，证明了如果在 10M化下拘束时的每个PE层和PP层的厚度变化量为5 %或更小，可W进一步防止非水电解 质二次电池的性能劣化。
[0114] 尽管已经详细描述和示例了本发明，但可W清楚地理解，本发明仅是W示例和实 例的方式且不是W限制的方式给出的，本发明的范围由所附权利要求的各项来解释。
[0115] 例如，优选非水电解质二次电池为裡离子二次电池。优选正电极和负电极分别具 有裡离子二次电池的一般使用的正电极和负电极的构成。形成正电极的正电极集电体和正 电极混合物层的材料不限于上述实例中描述的材料。优选正电极混合物层中的正电极活性 材料、导电剂和粘合剂的含量分别为在裡离子二次电池的正电极混合物层中一般使用的正 电极活性材料、导电剂和粘合剂的含量。不特别限制正电极引线的材料。该对负电极同样 适用。
[0116] 非水电解质的溶剂和所溶解的物质不限于在上述实例中描述的材料。可使用凝胶 溶剂作为溶剂。
[0117] 电极体可通过W隔板被夹在正电极与负电极之间的状态卷绕正电极和负电极来 形成（作为圆柱形电极体），或者通过顺序层叠正电极、隔板、负电极和隔板来形成（作为层 叠型电极体）。
【主权项】
1. 一种非水电解质二次电池，所述非水电解质二次电池包括电极体（11)，所述电极体 (11)具有正电极（13)、负电极（17)以及被设置在所述正电极（13)与所述负电极（17)之 间的隔板（15)， 至少在所述隔板（15)中保持有非水电解质， 在所述隔板（15)的至少一部分中，在IOMPa下拘束时的所述隔板（15)的厚度变化量 为50%或更大。2. 根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，在IOMPa下拘束时的所述隔板 (15)的厚度变化量为90%或更小。3. 根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中 所述电极体（11)是通过以所述隔板（15)被夹在所述正电极（13)与所述负电极（17) 之间的状态卷绕所述正电极（13)和所述负电极（17)而配置成的，并且 在所述隔板（15)的外周部（15p)中，在IOMPa下拘束时的所述隔板（15)的厚度变化 量为50 %或更大。4. 根据权利要求3所述的非水电解质二次电池，其中 所述隔板（15)具有面对所述正电极（13)的第一隔板（14)，并且 在IOMPa下拘束时的所述隔板（15)的厚度变化量等于在IOMPa下拘束时的所述第一 隔板（14)的厚度变化量。5. 根据权利要求4所述的非水电解质二次电池，其中 所述隔板（15)具有面对所述负电极（17)的第二隔板（16)，并且 在IOMPa下拘束时的所述第二隔板（16)的厚度变化量为5%或更小。6. 根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中 所述隔板（15)具有面对所述正电极（13)的第一隔板（14)，并且 在IOMPa下拘束时的所述隔板（15)的厚度变化量等于在IOMPa下拘束时的所述第一 隔板（14)的厚度变化量。7. 根据权利要求6所述的非水电解质二次电池，其中 所述隔板（15)具有面对所述负电极（17)的第二隔板（16)，并且 在IOMPa下拘束时的所述第二隔板（16)的厚度变化量为5%或更小。
【专利摘要】本发明涉及非水电解质二次电池。一种非水电解质二次电池包括电极体(11)，所述电极体(11)具有正电极(13)、负电极(17)以及被设置在所述正电极(13)与所述负电极(17)之间的隔板(15)。至少在所述隔板(15)中保持有非水电解质。在所述隔板(15)的至少一部分中，在10MPa下拘束时的所述隔板(15)的厚度变化量为50％或更大。
【IPC分类】H01M2/34, H01M10/0525, H01M10/05, H01M2/16
【公开号】CN104900901
【申请号】CN201510097939
【发明人】岩濑康资
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】DE102015101122A1, US20150255770
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