锂离子二次电池制造技术

作为便携式电子仪器广泛使用的电源的锂离子二次电池，随着二次电池小型化的进展，显示端子电极的极性变得极为困难。但现有的锂离子二次电池使用不同材料作为构成正极和负极的活性物质，一旦误装电极的极性，就可能发生电子仪器故障和发热事故等问题。开发使用活性物质材料的电池，制作无极性二次电池，即使使用相同材料作为构成正极和负极的活性物质材料，所述电池依然发挥二次电池的功能。由于端子电极无区别，不必注意安装方向，可简化电池的安装工序。此外，由于没必要分别制造正极层和负极层，还可简化电池的制造工序。进一步，将上述无极性二次电池串联，通过改变从各连接处伸出的引出电极的接线，可构成不同输出电压或不同电池容量的电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池
本专利技术涉及电极层隔着电解质区域交替层叠的锂离子二次电池。
技术介绍
近年来，随着电子技术飞速发展，实现了便携式电子设备的小型轻质化、薄形化和多功能化。随之强烈期望作为电子设备电源的电池小型轻质化、薄形化以及提高可靠性。为了应对这样的要求，提出了把多个正极层和多个负极层隔着固体电解质层交替层叠的多层型锂离子二次电池的方案。把厚度为数十μ m的电池单元层叠，装配成多层型锂离子二次电池，由此可以容易地实现电池的小型轻质化、薄形化。特别是，即使并联型或串并联型的层叠电池单元面积小，也可以实现在大的放电容量方面非常出色。此外，由于全固体型锂离子二次电池使用固体电解质替代电解液，所以不必担心液体泄漏和液体耗尽，提高了可靠性。此外，由于是使用锂的电池，所以可以得到高电压和高能量密度。图8是现有的锂离子二次电池的剖视图(专利文献1)。现有的锂离子二次电池包括:层叠体，所述层叠体由正极层101、固体电解质层102和负极层103依次层叠而成；以及端子电极104、105，所述端子电极分别与正极层101和负极层103电连接。为了方便起见，在图8中表示了由一个层叠体构成的电池。可是，一般为了获得大的电池容量，把多个正极层、固体电解质层和负极层依次层叠形成实际的电池。构成正极层的活性物质和构成负极层的活性物质使用不同的物质。即，正极活性物质选择比氧化还原电位高的物质，负极活性物质选择比氧化还原电位低的物质。在这种结构的电池中，在以负极一侧的端子电极为基准电压的情况下，通过在正极一侧的端子电极上施加正电压，对电池进行充电。另一方面，在放电的情况下，从正极一侧的端子电极输出正电压。另一方面，正极活性物质只具有作为正极材料的功能，负极活性物质只具有作为负极材料的功能。因此，如果向正极一侧的端子电极上施加负电压、向负电极一侧的端子电极施加正电压(即施加反电压)时，则电池无法充电。现有的二次电池中，对每个活性物质层均明确规定正极或负极(极性电池)。因此，如果对现有的二次电池施加反电压，将无法正常发挥作为二次电池的功能。不仅如此，还应该禁止对二次电池施加反电压，特别是当电池使用液体电解质时更是如此。否则，电极金属溶入电解质中，析出的金属刺破隔离物，剥离的金属漂浮在液体电解质中。其结果有可能因电池内部短路和发热造成电池损坏的危险。即使使用固体电解质作为电解质时,如果进行反充电，活性物质也会遭到破坏。因此，再次充电时，二次电池可能无法恢复本来的功能。基于上述原因，对于目前的二次电池，必须严格遵守充电规定。即，充电时，在正极活性物质一侧施加高于负极活性物质一侧的电压。此外，在极性二次电池串联组成电池组时，必须将一个单电池的正极与另一个单电池的负极进行电连接。这样，作为输出电压，输出的是单电池的电动势与串联的单电池个数的乘积所得到的电压。因此，电池组的输出电压是唯一的，在不使用外电路的前提下，无法实现变换输出电压。专利文献专利文献1:W0/2008/099508 号公报专利文献2:特开2007-258165号公报专利文献3:特开2008-235260号公报专利文献4:特开2009-211965号公报
技术实现思路
本专利技术以实现充电时不必注意极性的电池为目的。此外，本专利技术以实现不使用外部电压变换电路，仅通过设定引出电极的接线即可任意改变充放电电压和蓄电容量的电池组为目的。本专利技术(1)是一种锂离子二次电池，其特征在于，在由第一电极层和第二电极层隔着电解质区域交替层叠而成的锂离子二次电池单元中，所述第一电极层和所述第二电极层通过含有相同的活性物质而构成，所述活性物质为Li2Mn204。本专利技术(2)是一种电池，其中，所述电池由多个锂离子二次电池单元串联而成，独立地设置有从各个串联连接处伸出于电池单元外部的引出电极，所述锂离子二次电池单元由第一电极层和第二电极层隔着电解质区域交替层叠而成，所述第一电极层和所述第二电极层含有无极性活性物质。本专利技术(3)是如上述专利技术(2)中所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述无极性活性物质是同时具有锂离子吸留能力和锂离子释放能力且至少含有Li和Μη的复合氧化物。本专利技术(4)是如上述专利技术(2)中所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述无极性活性物质为Li2Mn204。本专利技术(5 )是一种电子仪器，其中，所述电子仪器使用如上述专利技术(1)至上述专利技术(4)任意一项所述的锂离子二次电池作为电源。本专利技术(6 )是一种电子仪器，其中，所述电子仪器使用如上述专利技术(1)至上述专利技术(4)任意一项所述的锂离子二次电池作为蓄电元件。本专利技术(7 )是一种电池的构成方法，其中，所述方法使用如上述专利技术(2 )至上述专利技术(4)任意一项所述的锂离子二次电池，通过改变所述引出电极的接线，构成具有不同输出电压或不同电池容量的电池。通过本专利技术(1)至(4)和(7)，可以得到无极性的锂离子电池，不必区分端子电极。结果可以在给二次电池充电时不用注意区分极性。此外，可以通过各种方式设定从共用电池组伸出的引出电极端子的接线，构成具有任意电压和容量的电池。其结果可扩大电子电路设计的自由度。通过本专利技术(5)和(6)，使用具有任意电压和容量的二次电池或蓄电元件，可以扩大电子仪器电路设计的自由度。【附图说明】图1 (a)表示本专利技术实施例涉及的串联的锂离子二次电池的剖视图。图1 (b)表示本专利技术实施例涉及的并联的锂离子二次电池的剖视图。图2 (a)表示本专利技术实施例涉及的串联的锂离子二次电池的平面图。图2 (b)表示本专利技术实施例涉及的并联的锂离子二次电池的平面图。图3 (a)至(d)表示本专利技术其他实施例涉及的锂离子二次电池的剖视图。图4 (a)至(d)表示使用本专利技术实施例涉及的锂离子二次电池的电池组的外部接线的连接实例。图5 (a)和(b)是说明使用现有的极性锂离子二次电池的电池组充电时存在的问题的图。图6为本专利技术实施例涉及的无极性电池充放电特性的曲线。图7 (a)和(b)为本专利技术实施例涉及的无极性电池组充放电特性的曲线。图8表示现有的锂离子二次电池的剖视图。附图标记1、3、5、7无极性活性物质层2、6固体电解质层4导电性膜8、9集电体层10、11 导线12、14、16、18无极性活性物质层13、17固体电解质层15导电性膜19、20集电体层21、22 导线32、34、36、38无极性活性物质层33、37固体电解质层35金属膜31、39集电体层41、43、47、49无极性活性物质层42、48固体电解质层45金属膜40、44、46、50 集电体层52、54、57、60无极性活性物质层53、59固体电解质层56绝缘性膜51、56、58、61 集电体层62贯穿孔64、66、70、72无极性活性物质层65、71固体电解质层68玻璃板63、67、69、73 集电体层74外部接线【具体实施方式】以下，对本专利技术的最佳实施方式进行说明。本申请的【专利技术者】们考虑将相同的活性物质用于正极和负极，可以在不区分电池的端子电极的情况下制造、使用，结果可省去电池的极性检查，可简化制造工序。以下，将不需要区分正极和负极的二次电池称作“无极性二次电池”。此外，将无极性活性物质区域、电解质区域和无极性活性物质区域各一层按依次层叠构成的二次电池称作“无极性二次电池单元”。本申请的【专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池，其特征在于，在由第一电极层和第二电极层隔着电解质区域交替层叠而成的锂离子二次电池单元中，所述第一电极层和所述第二电极层通过含有相同的活性物质而构成，所述活性物质为Li2Mn2O4。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.20 JP 2011-1366931.一种锂离子二次电池，其特征在于，在由第一电极层和第二电极层隔着电解质区域交替层叠而成的锂离子二次电池单元中，所述第一电极层和所述第二电极层通过含有相同的活性物质而构成，所述活性物质为Li2Mn204。2.—种电池，其中，所述电池由多个锂离子二次电池单元串联而成，独立地设置有从各个串联连接处伸出于电池单元外部的引出电极，所述锂离子二次电池单元由第一电极层和第二电极层隔着电解质区域交替层叠而成，所述第一电极层和所述第二电极层含有无极性活性物质。3.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：马场守，藤田隆幸，
申请(专利权)人：纳美仕有限公司，
类型：
国别省市：