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CN110301062B - 非水电解质二次电池 - Google Patents

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CN110301062B
CN110301062B CN201880012153.4A CN201880012153A CN110301062B CN 110301062 B CN110301062 B CN 110301062B CN 201880012153 A CN201880012153 A CN 201880012153A CN 110301062 B CN110301062 B CN 110301062B
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Abstract

本发明的一个方式所涉及的非水电解质二次电池具备经由绝缘性的隔板将正极板和负极板进行缠绕所获得的电极体(14)，该正极板在带状的正极集电体的表面形成有正极活性物质层，该负极板在带状的负极集电体的表面形成有负极活性物质层。在电极体(14)的最外周设有负极集电体露出的负极集电体露出部(37b)，用粘附于负极集电体露出部(37b)的胶带(40)固定负极板的卷绕结束端(12a)。胶带(40)分别从负极板(12)的轴向两端起粘附到负极板(12)的轴向长度的14％以内的区域。

Description

非水电解质二次电池
技术领域
本发明涉及非水电解质二次电池。
背景技术
专利文献1中记载了如下一种结构，即，在经由隔板将带状的正极板和带状的负极板缠绕为螺旋状而构成的非水系二次电池用电极组中，用胶带将缠绕在电极组的最外周的隔板的末端部卷绕并固定在电极组的外周面的至少一圈以上。记载了如下内容，即，通过该结构，在将电极组插入电池盒内时，通过将胶带在电极组的外周面上卷绕一圈以上，从而能够抑制隔板的卷缩、破坏、电极板的活性物质层的脱落。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-19974号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，存在以下情况：将在经由隔板将正极板和负极板缠绕为螺旋状而构成的电极体配置在金属制的电池盒内，并将电池盒作为负极端子。在该情况下，负极引线大多与电极体的卷绕结束端部连接。为了连接负极引线，在负极板的卷绕结束端部，例如设有使由铜箔等构成的负极集电体露出的负极集电体露出部。在电池盒成为负极端子的情况下，能够将该负极集电体露出部而不是隔板配置在电极体的最外周。有时也使负极集电体露出部与电池盒的内表面接触从而省略负极引线。
在将胶带粘附到配置在最外周的负极集电体露出部并固定了卷绕结束端的情况下，若反复进行充放电，则由于伴随着充电时的活性物质层膨胀的电极体的直径增加，在与胶带的端缘部对应的位置处，应力集中地作用在位于内周侧的负极板的负极活性物质层上。其结果，由于在负极活性物质层中产生破裂，负极集电体在该破裂的部分露出，因此金属锂可能析出。为了实现二次电池的高容量化，对于负极活性物质使用膨胀收缩较大的硅化合物，因此这样的课题更易于显现。
本发明的目的在于，在经由隔板将正极板和负极板进行缠绕所获得的电极体中，在用粘附于负极集电体露出部的胶带固定卷绕结束端的情况下，抑制与胶带端缘部对应的位置处的负极活性物质层破裂。
用于解决课题的技术方案
本发明所涉及的非水电解质二次电池具备经由绝缘性的隔板将正极板和负极板进行缠绕所获得的电极体，该正极板在带状的正极集电体的表面形成有正极活性物质层，该负极板在带状的负极集电体的表面形成有负极活性物质层。在所述电极体的最外周，设有所述负极集电体露出的负极集电体露出部，用粘附于所述负极集电体露出部的胶带固定所述负极板的卷绕结束端。所述胶带分别从所述负极板的轴向两端起粘附到所述负极板的轴向长度的14％以内的区域。
发明效果
根据本发明所涉及的非水电解质二次电池，通过在电极体的轴向两端部将胶带从负极板的轴向两端起粘附到14％以内的区域，从而能够抑制与轴向中央侧的胶带端缘部对应的位置处的负极活性物质层破裂。
附图说明
图1是作为一个实施方式的非水电解质二次电池的剖视图。
图2是图1所示的非水电解质二次电池的缠绕型的电极体的立体图。
图3是分别以展开状态示出构成电极体的正极板以及负极板的主视图。
图4是示出用胶带固定电极体的状况的径向剖视图。
图5是胶带的放大剖视图。
图6的(a)是电极体的立体图，图6的(b)是以展开状态示出负极板的卷绕结束端以及胶带的图。
图7是收容在壳体主体内的电极体中的胶带固定部的放大剖视图。
图8是示出将胶带的内侧端缘部配置在比图6的情况下更靠近电极体的轴向端部的电极体的与图6同样的图。
图9是示出将胶带的内侧端缘部配置在比图6的情况下更靠近电极体的轴向中央部的电极体的与图6同样的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明所涉及的实施的方式。在该说明中，具体的形状、材料、数值、方向等是为了使本发明的理解容易的例示，能够根据用途、目的、规格等适当变更。此外，以下对于“大致”的术语，例如，除了完全相同的情况之外，还以包括认为实质相同的情况的意思来使用。进而，在以下包括多个实施方式、变形例等的情况下，从最初就假定适当地组合使用这些特征部分。
在下述中，对作为具备圆筒形的金属制壳体的圆筒形电池的非水电解质二次电池10进行例示，本发明的非水电解质二次电池不限于此。本发明的非水电解质二次电池例如也可以是具备方形的金属制壳体的方形电池。
图1是非水电解质二次电池10的剖视图。图2是构成非水电解质二次电池10的电极体14的立体图。如图1以及图2所例示，非水电解质二次电池10具备缠绕型的电极体14和非水电解质(未图示)。缠绕型的电极体14具有正极板11、负极板12以及隔板13，并经由隔板13将正极板11和负极板12缠绕为螺旋状而构成。以下，存在将电极体14的轴向一侧称为“上”，将轴向另一侧称为“下”的情况。非水电解质包括非水溶剂和溶解于非水溶剂的电解质盐。非水电解质不限于液体电解质，也可以是使用凝胶状聚合物等的固体电解质。
正极板11例如具有由铝合金箔等构成的带状的正极集电体30(参照图3)和与该集电体30接合的正极引线19。正极引线19是用于将正极集电体30与非水电解质二次电池10的正极端子电连接的导电构件，并从电极组的上端向电极体14的轴向α(上方)延伸突出。在此，电极组是指在电极体14中除了各引线之外的部分。正极引线19例如设置在电极体14的径向β的大致中央部。
负极板12例如具有由铜箔构成的带状的负极集电体35(参照图3)和与该集电体连接的负极引线20。负极引线20是用于将负极集电体35与非水电解质二次电池10的负极端子电连接的导电构件，并从电极组的下端向轴向α(下方)延伸突出。例如，负极引线20设置在卷绕开始端部，该卷绕开始端部配置在电极体14的径向内侧的端部。以下，有时将电极体14的内周侧称为卷绕芯侧，将外周侧称为卷绕外侧。
正极引线19以及负极引线20是与集电体相比存在厚度的带状的导电构件。引线的厚度例如为集电体的厚度的3倍～30倍，且一般为50μm～500μm。各引线的构成材料不特别限定，优选为，正极引线19由以铝作为主成分的金属构成，负极引线20由以镍或者铜作为主成分的金属构成。另外，引线的数量、配置等不特别限定。
在图1所示的例子中，由壳体主体15和封口体16构成收容电极体14以及非水电解质的金属制的电池壳体。在电极体14的上方和下方，分别设有绝缘板17、18。正极引线19通过绝缘板17的贯通孔延伸到封口体16侧，并焊接到作为封口体16的底板的过滤器(filter)22的下表面。在非水电解质二次电池10中，与过滤器22电连接的作为封口体16的顶板的盖体26成为正极端子。另一方面，负极引线20通过绝缘板18的贯通孔延伸到壳体主体15的底部侧，并焊接到壳体主体15的底部内表面。在非水电解质二次电池10中，壳体主体15成为负极端子。
如上所述，电极体14具有经由隔板13将正极板11和负极板12缠绕为螺旋状而成的缠绕构造。由于正极板11、负极板12以及隔板13均形成为带状，并且缠绕为螺旋状，从而成为在电极体14的径向β上交替层叠的状态。在电极体14中，各电极的长度方向为缠绕方向γ，各电极板11、12的宽度方向为轴向α。在本实施方式中，在电极体14的卷绕芯中形成有空间28。
壳体主体15是有底圆筒形状的金属制容器。在壳体主体15和封口体16之间设有衬垫27，确保电池壳体内的密闭性。壳体主体15具有例如通过将侧面部从外侧挤压而形成的、支承封口体16的伸出部21。伸出部21优选为沿着壳体主体15的圆周方向形成为环状，并在其上表面支承封口体16。
封口体16具有从电极体14侧依次层叠的过滤器22、下阀体23、绝缘构件24、上阀体25以及盖体26。构成封口体16的各构件例如具有圆板形状或者环状，除了绝缘构件24之外的各构件相互电连接。下阀体23和上阀体25在各个中央部处相互连接，且绝缘构件24介于各个周缘部之间。当电池的内压由于异常发热上升时，例如下阀体23断裂，由此上阀体25向盖体26侧膨胀并与下阀体23分离，从而切断两者的电连接。若内压进一步上升，则上阀体25断裂，气体从盖体26的开口部26a排出。
图3是分别以展开状态示出构成电极体14的正极板11以及负极板12的主视图。在图3中，纸面右侧是电极体14的卷绕开始侧，纸面左侧是电极体14的卷绕结束侧。此外，图4是示出用胶带40固定电极体14的状况的径向剖视图。另外，在图4中，为了易于观察，以在正极板11、负极板12以及隔板13之间具有间隙的状态进行了图示，但实际上它们以紧密接触的状态缠绕。
如图3所例示，在电极体14中，为了防止负极板12上的锂的析出，负极板12形成为轴向α的宽度比正极板11大，并且缠绕方向γ的长度比正极板11长。而且，正极板11的至少形成有正极活性物质层31的部分经由隔板13与负极板12的形成有负极活性物质层36的部分对置配置。
正极板11具有带状的正极集电体30和形成在该集电体上的正极活性物质层31。在本实施方式中，在正极集电体30的两面上形成有正极活性物质层31。对于正极集电体30，例如使用铝等金属的箔、将该金属配置在表层上所获得的膜等。优选的正极集电体30是将铝或者铝合金作为主成分的金属的箔。正极集电体30的厚度例如为10μm～30μm。
优选为，在正极集电体30的两面上，正极活性物质层31形成在除了稍后叙述的正极集电体露出部32之外的整个区域。正极活性物质层31优选为包括正极活性物质、导电剂以及粘结剂。通过将包括正极活性物质、导电剂、粘结剂以及N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂的正极合剂浆料涂敷在正极集电体30的两面上并干燥/压缩涂膜，从而能够制作出正极板11。
作为正极活性物质，能够例示含有Co、Mn、Ni等过渡金属元素的含锂过渡金属氧化物。含锂过渡金属氧化物不特别限定，优选为以通式Li1+xMO2(式中，-0.2＜x≤0.2，M包括Ni、Co、Mn、Al中的至少一种)表示的复合氧化物。
作为上述导电剂的例子，可列举炭黑(CB)、乙炔黑(AB)、科琴黑、石墨等炭材料等。作为上述粘结剂的例子，可列举聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)等氟系树脂、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺(PI)、丙烯酸系树脂、聚烯烃系树脂等。此外，可以同时采用这些树脂和羧甲基纤维素(CMC)或者其盐、聚环氧乙烷(PEO)等。这些可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
在正极板11上，设有正极集电体露出部32。正极集电体露出部32是连接正极引线19的部分，且是由于正极集电体30的表面未被正极活性物质层31覆盖从而正极集电体30露出的部分。正极集电体露出部32形成为宽度比正极引线19宽。优选为，正极集电体露出部32设置在正极板11的两面上，使得在正极板11的厚度方向上重叠。
在图3所示的例子中，在正极板11的长度方向中央部，遍及正极板11的整个宽度设有正极集电体露出部32。正极集电体露出部32可以形成为靠近正极板11的长度方向端部，但是从集电性的观点来看，优选为设置在自长度方向两端大致等距离的位置。例如通过不向正极集电体30的一部分涂敷正极合剂浆料的间歇涂敷来设置正极集电体露出部32。另外，正极集电体露出部32也可以不以从正极板11的宽度方向的一端至另一端的长度来设置。
负极板12具有带状的负极集电体35和形成在该负极集电体35上的负极活性物质层36。在本实施方式中，在负极集电体35的两侧表面上形成有负极活性物质层36。对于负极集电体35，例如使用铜等金属的箔、将该金属配置在表层上所获得的膜等。为了实现非水电解质二次电池10的高容量化，负极集电体35的厚度优选为较薄，例如，优选为7μm以上10μm以下。
优选为，在负极集电体35的两侧表面上，负极活性物质层36形成在除了长度方向两端部之外的整个区域。负极活性物质层36优选为包括负极活性物质以及粘结剂。例如通过将包括负极活性物质、粘结剂以及水等的负极合剂浆料涂敷在负极集电体35的两面上并干燥/压缩涂膜，从而能够制作出负极板12。
作为负极活性物质，只要是能够可逆地存储、释放锂离子的物质即可，不特别限定，例如能够使用与天然石墨、人造石墨等炭材料、硅、锡等与锂进行合金化的金属或者包括这些的合金、复合氧化物等。对于负极活性物质中包括的石墨的种类、硅氧化物的方式等，不特别限定。
为了实现非水电解质二次电池10的高容量化，负极活性物质优选为包括从硅、氧化硅以及硅酸锂中选择的至少一种硅材料。由于硅材料充放电时的体积变化大，因此为了抑制负极活性物质层36的破裂，优选为与炭材料混合使用，例如，负极活性物质中的硅材料的含有量优选为3质量％以上且20质量％以下，更优选为5质量％以上且10质量％以下。
对于负极活性物质层36中包括的粘结剂，例如使用与正极板11的情况相同的树脂。在用水系溶剂制备负极合剂浆料的情况下，能够使用苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、CMC或者其盐、聚丙烯酸酸或者其盐、聚乙烯醇等。这些可以单独使用一种，电可以组合使用两种以上。
在负极板12的卷绕开始端部，设有负极集电体露出部37a。负极集电体露出部37a是连接负极引线20的部分，且是由于负极集电体35的两侧表面未被负极活性物质层36覆盖从而负极集电体35露出的部分。例如通过不向负极集电体35的一部分涂敷负极合剂浆料的间歇涂敷来设置负极集电体露出部37a。
负极集电体露出部37a具有沿着负极板12的宽度方向较长地延伸的大致矩形形状，并沿着负极板12的长度方向形成为宽度比负极引线20宽。负极集电体露出部37a优选为设置在负极板12的两面上。负极引线20的一个端部位于负极集电体露出部37a上，另一个端部从负极集电体露出部37a的下端延伸突出而配置。负极引线20例如通过超声波焊接与负极集电体露出部37a接合。
在负极板12的卷绕结束端部，设有负极集电体露出部37b。负极集电体露出部37b是由于负极集电体35的两侧表面未被负极活性物质层36覆盖从而负极集电体35露出的部分。如图4所示，负极集电体露出部37b是与正极板11以及隔板13一起缠绕为螺旋状时构成电极体14的最外周的部分。这样，通过用负极集电体露出部37b构成电极体14的最外周，从而在电极体14收容在壳体主体15内的情况下，负极集电体露出部37b能够与壳体侧壁15a(参照图7)的内表面电接触。其结果，能够省略在负极板12的卷绕结束端部设置负极引线。
如图3所示，优选为负极集电体露出部37b的缠绕方向γ的长度L设定为构成电极体14的整个最外周的长度。然而，不限于此，负极集电体露出部37b的长度L也可以设定为使得负极活性物质层36的卷绕结束侧的端部36a以突出到电极体14的最外周的状态而缠绕。负极集电体露出部37b的长度能够在负极板12的表面和背面上设为不同的值。此外，也能够将负极板集电体露出部37b仅设置在负极板12的卷绕外侧的表面上。在该情况下，以负极板12的卷绕外侧的负极集电体露出部37b的长度为基准来确定负极集电体露出部37b的长度L。
对于隔板13，使用具有离子透过性以及绝缘性的多孔片。作为多孔片的具体例，可列举微多孔薄膜、纺布、无纺布等。作为隔板13的材质，优选聚乙烯、聚丙烯等烯烃树脂。隔板13的厚度例如为10μm～50μm。随着电池的高容量化/高输出化，隔板13处于薄膜化的趋势。隔板13例如具有130℃～180℃左右的熔点。
如图4所示，在将上述正极板11以及负极板12经由隔板13缠绕为螺旋状之后，通过将胶带40粘附到最外周，从而固定卷绕结束端部。由此，防止电极体14的卷绕松动。在本实施方式中，优选为将胶带40贴付电极体14的最外周的大致一周。由此，在将电极体14插入壳体主体15时，能够防止最外周的负极集电体露出部37b卷缩。在本实施方式中，在胶带40的两端部之间，例如形成有1mm左右的细微的间隙44。
图5是胶带40的放大剖视图。如图5所例示，胶带40由基材层46和粘结剂层48构成。基材层46优选为由绝缘性和耐电解质性优异的树脂材料形成。在本实施方式中，基材层46的主成分优选为聚丙烯(PP)。但是，基材层46也可以由其他的树脂材料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等酯系树脂、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚苯硫醚(PPS)等形成。这些树脂材料可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
粘结剂层48优选为使用绝缘性以及耐电解液性优异的粘结剂构成。构成粘结剂层48的粘结剂可以是通过进行加热从而表现出胶合性的热熔型或者通过加热而固化的热固化型，但是从生产性等观点来看，优选为在室温下具有胶合性。粘结剂层48例如由丙烯酸系粘结剂或者合成橡胶系粘结剂构成。
包括基材层46和粘结剂层48的胶带40的厚度t优选为较薄以抑制稍后叙述的负极活性物质层破裂，优选为具有一定值以上的厚度以确保用于卷绕松动防止的固定强度，例如，优选为8μm以上且40μm以下，更优选为12μm以上且30μm以下。
如稍后叙述，能够适当确定胶带40的宽度，使得胶带40的内侧端缘部的位置为自负极板12的轴向的端部起14％以内的位置，但是为了上述卷缩的防止，优选具有一定值以上的宽度，例如，优选设为3mm以上7mm以下。
图6的(a)是电极体的立体图，图6的(b)是以展开状态示出负极板的卷绕结束端以及胶带的图。在本实施方式的电极体14中，胶带40分别从负极板12的轴向两端粘附到负极板12的轴向长度的14％以内的区域。
更详细地，如图6的(a)所示，在本实施方式的电极体14中，在轴向两端，分别用带状的胶带40固定该电极体14的卷绕结束端12a。在图6的(b)中，基于将负极板12的下端作为0％并将上端作为100％的轴向的坐标，示出了胶带40的粘附位置。将粘附在电极体14的下端部的胶带40粘附为使得其内侧端缘部41a为自负极板12的下端起14％的位置。此外，将粘附在电极体14的上端部的胶带40粘附为使得其内侧端缘部41a为自负极板12的下端起86％的位置(即自上端起14％的位置)。在此，胶带40的内侧端缘部41a是指位于负极板12的轴向中央侧的端缘部，将其相反侧的端缘部称为外侧端缘部41b。
在本实施方式中，将胶带40粘附为使得在外侧端缘部41b和负极板12的下端以及上端之间例如形成1mm左右的裕度。由此，通过胶带40从负极板12突出，从而能够抑制跨相邻的隔板13而粘附。然而，也可以将胶带40粘附为胶带40的外侧端缘部41b与负极板12的下端以及上端一致，而不设置这种裕度。
如图6的(b)所示，胶带40超过负极板12的卷绕结束端12a延伸突出，该延伸突出的部分粘附在构成电极体14的最外周的负极集电体露出部37b的以虚线43表示的矩形区域。由此，各胶带40绕电极体14的外周粘附大致一周，从而固定卷绕结束端12a。其结果，防止构成电极体14的正极板11、负极板12以及隔板13的卷绕松动。
图7是收容在壳体主体15内的电极体14中的胶带固定部的放大剖视图。另外，在图7中，夸大地示出了构成电极体14的最外周的负极集电体露出部37b和壳体主体15的壳体侧壁15a之间的间隙，但是实际上由于胶带40的厚度足够薄，因此胶带40不会妨碍负极集电体露出部37b和壳体侧壁15a的稳定的接触。
由上述结构构成的电极体14收容在壳体主体15内从而构成非水电解质二次电池10。该非水电解质二次电池10若反复进行充放电，则电极体14反复膨胀收缩。特别是，在充电时，由于膨胀率较大的负极活性物质层36膨胀，因此电极体14的直径增加。此时，如图7中的虚线50所示，电极体14朝向径向外侧膨胀，该膨胀量处于在电极体14的轴向中央部变得更大的趋势。
由于胶带40卷绕并粘附在电极体14的轴向两端部，因此产生限制电极体14的膨胀的约束力。因此，在与胶带40的内侧端缘部41a对应的位置处，作用于正极板11以及负极板12的应力集中地变高。与上述电极体14的膨胀力相同，胶带40的内侧端缘部41a越靠近电极体14的轴向中央侧，此时的应力越大。
由于上述那样的应力反复作用，可能在位于比负极集电体露出部37b更靠内周侧的负极板12的负极活性物质层36中产生破裂。这样，由于负极集电体35在该破裂的部分露出，因此金属锂可能析出。
由此，在本实施方式的非水电解质二次电池10中，将在最外周的负极集电体露出部37b中粘附胶带40的区域设为分别自负极板12的轴向两端起负极板12的轴向长度的14％以内的区域。通过将胶带40粘附到这种区域中，从而在与胶带40的内侧端缘部41a对应的位置处，作用于负极活性物质层36的应力变得相对较小。因此，能够有效地抑制与胶带40的内侧端缘部41a对应的位置处的负极活性物质层36的破裂。
实施例
以下，通过实施例进一步对本发明进行说明，本发明不限于这些实施例。
<实施例1>
[正极板的制作]
将作为正极活性物质100质量份的以LiNi0.88Co0.09Al0.03O2表示的含锂过渡金属氧化物、1质量份的乙炔黑和0.9质量份的作为粘结剂的聚偏二氟乙烯混合，进而适量加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，从而制备出正极合剂浆料。接下来，将该正极合剂浆料涂敷到由铝箔构成的正极集电体的两面上，并使涂膜干燥。在使用滚子对形成有涂膜的集电体进行轧制之后，切断为给定的电极尺寸，将铝制的正极引线超声波焊接到设置在长度方向中央部的正极集电体露出部，从而制作出正极板。
[负极板的制作]
将95质量份的石墨粉末、5质量份的氧化硅(SiO)、1质量份的作为增稠剂的羧甲基纤维素(CMC)以及1质量份的作为粘结剂的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的分散水混合，进而适量加入水，从而制备出负极合剂浆料。接下来，将该负极合剂浆料涂敷到由铜箔构成的负极集电体的两面上，并使涂膜干燥。在使用滚子对形成有涂膜的集电体进行轧制之后，切断为给定的电极尺寸，并将负极引线超声波焊接到设置在卷绕开始端部的负极集电体露出部，从而制作出负极板。
[电极体的制作]
经由由聚乙烯制多孔质膜构成的隔板将上述正极板以及负极板进行缠绕，在最外周将具有宽度7mm、厚度30μm的聚丙烯制的基材层的胶带贴付到负极集电体露出部，使得如图6所示，内侧端缘部成为分别自负极板的轴向两端起负极板的轴向长度的14％的位置，从而制作出电极体。此时，电极体的最外周的整个圆周由负极集电体露出部构成。
[非水电解质的制作]
将5质量份的碳酸亚乙烯酯(VC)添加到100质量份的以体积比1：3混合碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)所获得的混合溶剂中，并以1.5mol/升的浓度使LiPF6溶解，从而制备出非水电解液。
[二次电池的制作]
分别将绝缘板配置在上述电极体的上方和下方，将电极体的负极引线与壳体主体的底部焊接，并且将电极体的正极引线与封口体的过滤器焊接，从而将电极体收纳在壳体主体内。之后，将上述非水电解液注入壳体主体内。最后，用封口体堵塞壳体主体的开口部，从而制作出非水电解质二次电池。该二次电池的容量为4600mAh。
<实施例2>
将上述正极板以及负极板经由由聚乙烯制多孔质膜构成的隔板进行缠绕之后，在轴向两端将具有宽度3mm、厚度30μm的聚丙烯制的基材层的胶带贴付到负极集电体露出部，使得如图8所示，内侧端缘部成为分别自负极板的轴向两端起负极板的轴向长度的8％的位置，从而制作出电极体。除此之外，以与实施例1同样的方式制作非水电解质二次电池。
<比较例>
将上述正极板以及负极板经由由聚乙烯制多孔质膜构成的隔板缠绕之后，在轴向两端将具有宽度9mm、厚度30μm的聚丙烯制的基材层的胶带贴付到负极集电体露出部，使得如图9所示，内侧端缘部成为分别自负极板的轴向两端起负极板的轴向长度的17％的位置，从而制作出电极体(14A)。除此之外，以与实施例1同样的方式制作非水电解质二次电池。
[评价/数据]
在下述条件下对实施例1、实施例2以及比较例的各非水电解质二次电池实施充放电循环试验，并在试验后确认电极体的负极板的负极活性物质层破裂的有无。
[充放电条件]
在25℃环境下，在以1380mA(0.3小时率)的恒流充电达到4.2V之后，以4.2V进行将结束电流设为92mA的定电压充电，中止20分钟后，以放电电流4600mA(1小时率)进行恒流放电，并中止20分钟，这样的充放电循环反复进行500次循环。
在表1中示出评价结果。
[表1]
胶带内侧端缘部的位置 胶带宽度 负极活性物质破裂的有无
实施例1 14％ 7mm 无
实施例2 8％ 3mm 无
比较例 17％ 9mm 有
如表1所示，在实施例1以及2中，没有负极活性物质层破裂发生，但是在比较例中，发生了负极活性物质层破裂。由此，能够确认胶带的内侧端缘部的位置位于分别自负极板的两端起负极板的轴向长度的14％以内为宜。
另外，本发明的非水电解质二次电池不限于上述实施方式及其变形例，不言而喻，在本申请的权利要求书所记载的事项及其均等的范围中能够进行各种变更、改进。
附图标记说明
10非水电解质二次电池，11正极板，12负极板，13隔板，14电极体，15壳体主体，16封口体，17、18绝缘板，19正极引线，20负极引线，21伸出部，22过滤器，23下阀体，24绝缘构件，25上阀体，26盖体，27衬垫，28空间，30正极集电体，31正极活性物质层，32正极集电体露出部，35负极集电体，36负极活性物质层，37a、37b负极集电体露出部，40胶带，41a内侧端缘部，41b外侧端缘部，46基材层，48粘结剂层。

Claims (4)

1.一种非水电解质二次电池，其中，
具备经由绝缘性的隔板将正极板和负极板进行缠绕所获得的电极体，该正极板在带状的正极集电体的表面形成有正极活性物质层，该负极板在带状的负极集电体的表面形成有负极活性物质层，
所述隔板分别从所述负极板的轴向两端导出，
在所述电极体的最外周，设有所述负极集电体露出的负极集电体露出部，用粘附于所述负极集电体露出部的胶带固定所述负极板的卷绕结束端，
所述胶带并不粘附到所述隔板中从所述负极板的轴向两端导出的部分，而分别从所述负极板的所述轴向两端起粘附到所述负极板的所述轴向的长度的14％以内的区域。
2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，
所述胶带由基材层和粘结剂层构成，所述基材层的主成分为聚丙烯。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，
所述胶带的厚度为8μm以上且40μm以下。
4.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，
所述负极活性物质层包括炭材料和硅材料而作为负极活性物质，所述硅材料的所述负极活性物质中的含有量为3质量％以上且20质量％以下。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112753113B (zh) * 2018-09-26 2024-05-10 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池用负极以及非水电解质二次电池
WO2020084986A1 (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒型二次電池
JP7564812B2 (ja) * 2019-09-11 2024-10-09 パナソニックエナジー株式会社 非水電解質二次電池
EP4099429B1 (en) * 2020-01-31 2025-01-08 Panasonic Energy Co., Ltd. Non-aqueous electrolytic secondary battery
JP7520561B2 (ja) 2020-04-13 2024-07-23 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
CN112151885B (zh) * 2020-08-21 2023-12-22 安徽理士电源技术有限公司 一种长寿命硅基双极性铅蓄电池的组装方法
WO2024143119A1 (ja) * 2022-12-27 2024-07-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形の非水電解質二次電池
KR20240160856A (ko) * 2023-05-03 2024-11-12 주식회사 엘지에너지솔루션 스택셀 및 스택셀의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102473956A (zh) * 2009-06-30 2012-05-23 松下电器产业株式会社 非水电解质二次电池
CN103262307A (zh) * 2010-12-13 2013-08-21 三洋电机株式会社 锂二次电池及其制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3466631B2 (ja) * 1990-11-21 2003-11-17 ソニー株式会社 非水電解液二次電池
JP2003123843A (ja) * 2001-10-05 2003-04-25 Sony Corp 電池及びその製造方法
JP4305111B2 (ja) * 2003-09-29 2009-07-29 新神戸電機株式会社 組電池及び電気自動車
JP4568123B2 (ja) * 2005-01-12 2010-10-27 三洋電機株式会社 非水電解質電池
US20080286657A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2009199974A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Panasonic Corp 非水系二次電池用電極群とそれを用いた二次電池
KR101050533B1 (ko) * 2008-06-18 2011-07-20 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지
KR101126826B1 (ko) * 2008-06-30 2012-03-23 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP2015153690A (ja) * 2014-02-18 2015-08-24 日立マクセル株式会社 非水電解質二次電池
CN106030890B (zh) * 2014-03-27 2019-03-12 三洋电机株式会社 非水电解液二次电池及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102473956A (zh) * 2009-06-30 2012-05-23 松下电器产业株式会社 非水电解质二次电池
CN103262307A (zh) * 2010-12-13 2013-08-21 三洋电机株式会社 锂二次电池及其制造方法

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