锂离子二次电池元件及锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供锂离子二次电池元件和锂离子二次电池，锂离子二次电池元件具备依次层叠的正极、隔膜和负极，正极具有正极集电体，正极集电体具有涂布正极活性物质而形成了正极活性物质层的正极活性物质涂布部和未涂布正极活性物质的正极活性物质未涂布部，正极活性物质层包含正极活性物质层平坦部和比正极活性物质层平坦部薄的正极活性物质层薄壁部，正极还具有覆盖正极活性物质层薄壁部的至少一部分及正极活性物质未涂布部的至少一部分的绝缘构件，负极具有负极集电体，负极集电体具有涂布负极活性物质而形成了负极活性物质层的负极活性物质涂布部和未涂布负极活性物质的负极活性物质未涂布部，其中正极活性物质未涂布部与负极活性物质未涂布部隔着隔膜相对。

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池元件及锂离子二次电池相关申请的交叉参考本申请要求于2017年6月14日向日本特许厅提交的日本专利申请2017-116533号的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术涉及锂离子二次电池元件及包含该锂离子二次电池元件的非水电解质电池、尤其是锂离子二次电池。
技术介绍
非水电解质电池作为包含混合动力汽车及电动汽车等的汽车用电池而被实用化。作为这样的车载电源用电池，使用锂离子二次电池。对于锂离子二次电池要求兼具输出特性、能量密度、容量、寿命及高温稳定性等各种特性。尤其为了提高电池的稳定性及寿命，对包含电极及电解液的电池构成实现各种改良。锂离子二次电池包括缠绕式电池及层叠式电池(以下也称作“层合型电池”。)。在缠绕式电池中，正极、负极及隔膜被层叠并缠绕，与电解液一起被封入到罐等容器中。在层叠式电池中，包含所层叠的正极、负极及隔膜的片状物与电解液一起被封入比较柔软的封装体的内部。尤其，层叠式电池因具有高重量能量及高形状自由度而适合用作车载电源用电池。层叠型二次电池具有电池元件。在电池元件中，将在正极集电体上涂布有正极活性物质的正极和在负极集电体上涂布有负极活性物质的负极隔着隔膜加以层叠。而且，与正极集电体连接的正极极耳和与负极集电体连接的负极极耳被引出至封装体的外部，并且将电池元件密封到封装体内部。这样，在正极集电体上设有用于设置正极极耳的正极活性物质未涂布部。在负极集电体上设有用于设置负极极耳的负极活性物质未涂布部。在正极活性物质涂布部和未涂布部的边界部、以及负极活性物质涂布部和未涂布部的边界部中，在电池的充放电时会发生金属锂析出等无法预期的情况。这可能还成为使电池的可靠性降低的要因。进而，为了增加电池的容量，而较厚地涂布各电极活性物质。这提高了在电极活性物质涂布部和未涂布部之间的边界部产生各种不良情况的可能性。为了提高电池的可靠性，而提出了调整在整个各电极面中的负极及正极的充放电容量比(A/C比)(国际公开第2016/121734号)。在国际公开第2016/121734号中提出了在各电极的外边缘部和中央部改变A/C比、即让中央部的A/C比大于外边缘部的A/C比。
技术实现思路
锂离子二次电池元件具备正极、隔膜和负极，所述正极具有正极集电体，所述正极集电体具有涂布正极活性物质而形成了正极活性物质层的正极活性物质涂布部和未涂布该正极活性物质的正极活性物质未涂布部，上述正极活性物质层包含正极活性物质层平坦部和比上述正极活性物质层平坦部薄的正极活性物质层薄壁部，所述正极还具有覆盖该正极活性物质层薄壁部的至少一部分及该正极活性物质未涂布部的至少一部分的绝缘构件，所述负极具有负极集电体，所述负极集电体具有涂布负极活性物质而形成了负极活性物质层的负极活性物质涂布部和未涂布该负极活性物质的负极活性物质未涂布部，上述正极、上述隔膜及上述负极被依次层叠，上述正极活性物质未涂布部与上述负极活性物质未涂布部隔着上述隔膜相对。附图说明图1为在本专利技术的实施方式的锂离子二次电池元件中使用的正极的截面图。图2为上述锂离子二次电池元件的截面图。图3A为一般的锂离子二次电池的俯视图，图3B为该锂离子二次电池的侧视图。图4表示一般的锂离子二次电池元件的端部的结构例。图5A为本专利技术的实施方式的锂离子二次电池的俯视图，图5B为该锂离子二次电池的侧视图。图6表示上述锂离子二次电池元件的端部的结构。图7表示上述锂离子二次电池元件的端部的结构。图中：10―正极，11―正极集电体，12―正极活性物质层，111―正极活性物质涂布部，112―正极活性物质未涂布部，13―绝缘构件，20―隔膜，30―负极，31―负极集电体，32―负极活性物质层，15―正极活性物质层，113―正极极耳，313―负极极耳，40―封装体。具体实施方式在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。在国际公开第2016/121734号中所提出的现有技术中，通过研究电极的各部位的A/C比，从而抑制金属锂在负极上的析出。然而，为了实现锂离子二次电池的可靠性的提高，认为需要进一步的研究。本专利技术的目的之一在于提供耐久性高、高容量的锂离子二次电池用元件以及锂离子二次电池。本专利技术的实施方式的锂离子二次电池元件，具备正极、隔膜和负极，所述正极具有正极集电体，所述正极集电体具有涂布正极活性物质而形成了正极活性物质层的正极活性物质涂布部和未涂布该正极活性物质的正极活性物质未涂布部，上述正极活性物质层包含正极活性物质层平坦部和比上述正极活性物质层平坦部薄的正极活性物质层薄壁部，所述正极还包含覆盖该正极活性物质层薄壁部的至少一部分及该正极活性物质未涂布部的至少一部分的绝缘构件，所述负极具有负极集电体，所述负极集电体具有涂布负极活性物质而形成了负极活性物质层的负极活性物质涂布部和未涂布该负极活性物质的负极活性物质未涂布部，上述正极、上述隔膜及上述负极被依次层叠，上述正极活性物质未涂布部与上述负极活性物质未涂布部隔着上述隔膜相对，若将在上述正极活性物质层薄壁部中未被上述绝缘构件覆盖的第1部分的初始充电时正极充电容量设为CE、并且将上述负极的隔着上述隔膜与上述第1部分相对的第2部分的初始充电时负极充电容量设为AE，则充电容量比AE/CE为超过1.10且不足1.34的范围的值，若将上述正极活性物质层平坦部的初始充电时正极充电容量设为CC、并且将上述负极的隔着上述隔膜与上述正极活性物质层平坦部相对的第3部分的初始充电时负极充电容量设为AC，则充电容量比AC/CC为超过1.05且不足1.20的范围的值，充电容量比AE/CE的值大于充电容量比AC/CC的值。在此，上述正极活性物质层薄壁部可以是朝向上述正极活性物质涂布部和上述正极活性物质未涂布部的边界部变薄的部分。在本专利技术的实施方式的锂离子二次电池元件中，由于存在正极活性物质层薄壁部，因此可以抑制电池元件的端部的膨胀(厚度的增大)。另外，通过使电极的每个部位的、正极与负极的充电容量比为适当值，从而抑制金属锂的析出，维持电池的可靠性，并且提高电池的输出。以下，对本专利技术的实施方式进行说明。本实施方式的锂离子二次电池元件包含涂布了正极活性物质混合物的正极、隔膜和涂布了负极活性物质混合物的负极。正极、隔膜及负极被相互层叠。实施方式的正极为包含金属箔等正极集电体及正极活性物质层的薄板状或片状的矩形电池构件。正极活性物质层通过在正极集电体上涂布或者轧制及干燥包含正极活性物质、粘合剂和根据需要添加的导电助剂的混合物(正极活性物质混合物)而形成。负极为包含负极集电体和负极活性物质层的薄板状或片状的电池构件。负极活性物质层通过在负极集电体上涂布包含负极活性物质、粘合剂和根据需要添加的导电助剂的混合物(负极活性物质混合物)而形成。隔膜为膜状的电池构件。该构件通过将正极和负极隔离来确保负极与正极之间的锂离子的传导性。将正极、负极和隔膜层叠而形成实施方式的锂离子二次电池元件。对构成锂离子二次电池元件的构件进行详细的说明。在所有的实施方式中能够使用的正极为涂布有正极活性物质的正极。正极的正极活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池元件，其具备正极、隔膜和负极，所述正极具有正极集电体，所述正极集电体具有涂布正极活性物质而形成了正极活性物质层的正极活性物质涂布部和未涂布该正极活性物质的正极活性物质未涂布部，所述正极活性物质层包含正极活性物质层平坦部和比所述正极活性物质层平坦部薄的正极活性物质层薄壁部，所述正极还具有覆盖该正极活性物质层薄壁部的至少一部分及该正极活性物质未涂布部的至少一部分的绝缘构件，所述负极具有负极集电体，所述负极集电体具有涂布负极活性物质而形成了负极活性物质层的负极活性物质涂布部和未涂布该负极活性物质的负极活性物质未涂布部，所述正极、所述隔膜及所述负极依次层叠，所述正极活性物质未涂布部与所述负极活性物质未涂布部隔着所述隔膜相对，若将在所述正极活性物质层薄壁部中未被所述绝缘构件覆盖的第1部分的初始充电时正极充电容量设为CE、并且将所述负极的隔着所述隔膜与所述第1部分相对的第2部分的初始充电时负极充电容量设为AE，则充电容量比AE/CE为超过1.10且不足1.34的范围的值，若将所述正极活性物质层平坦部的初始充电时正极充电容量设为CC、并且将所述负极的隔着所述隔膜与所述正极活性物质层平坦部相对的第3部分的初始充电时负极充电容量设为AC，则充电容量比AC/CC为超过1.05且不足1.20的范围的值，充电容量比AE/CE的值大于充电容量比AC/CC的值。...

【技术特征摘要】
2017.06.14 JP 2017-1165331.一种锂离子二次电池元件，其具备正极、隔膜和负极，所述正极具有正极集电体，所述正极集电体具有涂布正极活性物质而形成了正极活性物质层的正极活性物质涂布部和未涂布该正极活性物质的正极活性物质未涂布部，所述正极活性物质层包含正极活性物质层平坦部和比所述正极活性物质层平坦部薄的正极活性物质层薄壁部，所述正极还具有覆盖该正极活性物质层薄壁部的至少一部分及该正极活性物质未涂布部的至少一部分的绝缘构件，所述负极具有负极集电体，所述负极集电体具有涂布负极活性物质而形成了负极活性物质层的负极活性物质涂布部和未涂布该负极活性物质的负极活性物质未涂布部，所述正极、所述隔膜及所述负极依次层叠，所述正极活性物质未涂布部与所述负极活性物质未涂布部隔着所述隔膜相对，若将在所述正极活性物质层薄壁部中未被所述绝缘构件覆盖的第1部分的初始充电时正极充电容量设为CE、并且将所述负极的隔着所述隔膜与所述第1部分相对的第2部分的初始充电时负极充电容量设为AE，则充电容量比AE/CE为超过1.10且不足1.34的范围的值，若将所述正极活性物质层平坦部的初始充电时正极充电容量设为CC、并且将所述负极的隔着所述隔膜与所述正极活性物质层平坦部相对的第3部分的初始充电时负极充电容量设为AC，则充电容量比AC/CC为超过1.05且不足1.20的范围的值，充电容量比AE/CE的值大于充电容量比AC/CC的值。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池元件，其中，所述正极活性物质层薄壁部为朝向所述正极活性物质涂布部和所述正极活性物质未涂布部的边界部而变薄的部分。3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池元件，其中，该充电容量比AE/CE为超过1.15且不足1.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井敬之，
申请(专利权)人：汽车能源供应公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP