CN111868966A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于,提供抑制了因热导致的间隔件的收缩的二次电池。实施方式涉及的二次电池(10)具备:具有正极(11)、负极(12)、和介于正极(11)与负极(12)之间的间隔件(13)的电极体(14);容纳电极体(14)的壳主体(16);将壳主体(16)的开口部封口的封口体(17);和在封口体(17)与电极体(14)的一端部之间设置的封口体侧绝缘部件(18)、以及在壳主体(16)与电极体(14)的另一端部之间设置的壳主体侧绝缘部件(19),电极体(14)的一端部和另一端部形成为间隔件(13)的一部分从正极(11)和负极(12)突出的突出部,封口体侧绝缘部件(18)具有基材、和在基材上配置的具有固化性树脂的固化物的粘接层,电极体(14)的一端部的突出部粘接于粘接层。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池。
背景技术
近年来,二次电池正在向为使电动汽车等车辆行驶的电动机供给电力的电源装置、储存自然能源或深夜电力的蓄电装置等扩大利用用途。这样的二次电池被期待进一步高容量化,同时还要求电池的安全性。作为二次电池,有具有正极、负极、和介于正极与负极之间的间隔件的电极体容纳在电池壳内的二次电池(例如参照专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平2-10652号公报
专利文献2:日本特开平5-174863号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,对于具备具有正极、负极、和介于正极与负极之间的间隔件的电极体的二次电池而言,由于来自二次电池外部的热、电极体内部的发热等,间隔件有时发生收缩。若间隔件发生收缩,则不能维持正极与负极的绝缘,有可能发生短路。
因此,本发明的目的在于,提供一种抑制了因热导致的间隔件的收缩的二次电池。
用于解决问题的手段
本发明的一方案涉及的二次电池具备具有正极、负极、介于所述正极与所述负极之间的间隔件的电极体;容纳所述电极体的壳主体;将所述壳主体的开口部封口的封口体;和在所述封口体与所述电极体的一端部之间设置的封口体侧绝缘部件、以及在所述壳主体与所述电极体的另一端部之间设置的壳主体侧绝缘部件,所述电极体的所述一端部和所述另一端部形成为所述间隔件的一部分从所述正极和所述负极突出的突出部,所述封口体侧绝缘部件具有基材、和在所述基材上配置的具有固化性树脂的固化物的粘接层,所述一端部的突出部粘接于所述粘接层。
本发明的一个方案涉及的二次电池具备具有正极、负极、和介于所述正极与所述负极之间的间隔件的电极体;容纳所述电极体的壳主体;将所述壳主体的开口部封口的封口体;和在所述封口体与所述电极体的一端部之间设置的封口体侧绝缘部件、以及在所述壳主体与所述电极体的另一端部之间设置的壳主体侧绝缘部件,所述电极体的所述一端部和所述另一端部形成为所述间隔件的一部分从所述正极和所述负极突出的突出部,所述壳主体侧绝缘部件具有基材、和在所述基材上配置的具有固化性树脂的固化物的粘接层,所述另一端部的突出部粘接于所述粘接层。
发明效果
根据本发明,可以提供抑制了因热导致的间隔件的收缩的二次电池。
附图说明
图1是实施方式涉及的二次电池的截面图。
图2是图1所示的卷绕型的电极体的立体图。
图3是图1所示的封口体侧绝缘部件的截面图。
具体实施方式
以下,对作为本发明的一个方案的电池的一例进行说明。以下的实施方式的说明中参照的附图是示意性地记载的内容,附图描绘的构成要素的尺寸比率等有时与实物不同。
图1是实施方式涉及的二次电池的截面图。图1所示的二次电池10表示锂离子二次电池的一例,但实施方式涉及的二次电池不限于锂离子二次电池,也可以是碱系二次电池等其它二次电池。以下,将图1的二次电池10称为锂离子二次电池10。
图1所示的锂离子二次电池10具备正极11和负极12隔着间隔件13卷绕而成的卷绕型的电极体14、非水电解质、封口体侧绝缘部件18及壳主体侧绝缘部件19、正极接头20及负极接头21、和电池壳15。
电池壳15容纳电极体14和非水电解质等,具备具有开口部的有底圆筒形状的壳主体16、和将壳主体16的开口部封口的封口体17。电池壳15期望具备在壳主体16与封口体17之间设置的密封垫28,由此,确保电池内部的密闭性。作为电池壳15,不限于圆筒形,也可以是例如方形、袋型等。
壳主体16具有例如侧面部的一部分向内侧膨出的支承封口体17的膨出部22。膨出部22优选沿着壳主体16的周向以环状形成,在其上表面支承封口体17。
封口体17具有从电极体14侧开始依次层叠有过滤件23、下阀体24、绝缘体25、上阀体26、和帽27的结构。构成封口体17的各部件具有例如圆板形状或环形状,除了绝缘体25以外的各部件相互电连接。下阀体24与上阀体26在各自的中央部相互连接,在各自的周缘部之间隔着绝缘体25。若因内部短路等导致的发热而内压上升,则按照例如下阀体24将上阀体26向帽27侧上推的方式变形而断裂,阻断下阀体24与上阀体26之间的电流路径。若内压进一步上升,则上阀体26断裂,从帽27的开口部排出气体。
正极接头20的一端连接于正极11。另外,正极接头20从正极11通过封口体侧绝缘部件18的贯通孔延伸至过滤件23,正极接头20的另一端电连接于过滤件23的下表面。由此,与过滤件23电连接的帽27成为正极端子。另外,负极接头21的一端连接于负极12。另外,负极接头21从负极12通过壳主体侧绝缘部件19的外侧延伸至壳主体16的底部内面,负极接头21的另一端电连接于壳主体16的底部内表面。由此,壳主体16成为负极端子。
图2是图1所示的卷绕型的电极体的立体图。电极体14在间隔件13比正极11和负极12宽幅地设定,并且间隔件13的一部分从正极11、负极12的两端突出的状态下被重合并卷绕。并且,如图2所示,电极体14的卷绕轴方向(图的箭头X方向)的一端部和另一端部形成为间隔件13的一部分从正极11和负极12突出的突出部(30、32)。需要说明的是,电极体14中,两突出部(30、32)之间的区域成为正极11和负极12的中至少一个与间隔件13重叠的电极主体部34。
图1所示的封口体侧绝缘部件18被设置于封口体17与成为电极体14的一端部的间隔件13的突出部30之间,图1所示的壳主体侧绝缘部件19被设置于壳主体16与成为电极体14的另一端部的间隔件13的突出部32之间。以下,对封口体侧绝缘部件18和壳主体侧绝缘部件19的构成进行说明。
图3是图1所示的封口体侧绝缘部件的截面图。图3所示的封口体侧绝缘部件18具有基材36、和在基材36上设置的粘接层38。优选在封口体侧绝缘部件18中形成有贯通孔(未图示)。该贯通孔是用于将连接于正极11的正极接头20与封口体17连接的路径,并且也是用于将电池内产生的气体外部排出的路径。
作为基材36,期望具有高绝缘性和强度,可以举出例如聚丙烯(PP)等塑料制的基材、在玻璃布中含浸有酚树脂的基材等。在玻璃布中含浸有酚树脂的基材在表面具有微细的间隙、凹凸,因此增大与粘接层38的接触面积,在能够确保与粘接层38的高粘接性的方面优选。
基材36为平板状,但基材36的形状没有特别限定,例如,可以是覆盖间隔件的突出部等这样的筒状等。基材36的表面的算术平均粗糙度(Ra)在提高与粘接层38的粘接性等方面,优选为例如5~20μm的范围。另外,基材36的表面的最大谷深度(Rv)在提高与粘接层38的粘接性等方面,优选为例如20~100μm的范围。
粘接层38具有热固性树脂、光固性树脂等固化性树脂的固化物。粘接层38通过以下方式形成:在基材36上涂布包含固化性树脂的浆料,使成为电极体14的一端部的间隔件13的突出部30与基材36上的固化性树脂接触,施加热、光等能量,使固化性树脂固化从而形成。或者,粘接层38通过以下方式形成:在成为电极体14的一端部的间隔件13的突出部30上涂布包含固化性树脂的浆料,使基材36与固化性树脂接触,施加热、光等能量,使固化性树脂固化从而形成。在任一情况下,都形成在基材36上配置有具有热固性树脂的固化物的粘接层38的封口体侧绝缘部件18,此时,成为电极体14的一端部的间隔件13的突出部30粘接于基材36上的粘接层38。像这样,通过使成为电极体14的一端部的间隔件13的突出部30粘接于具有固化性树脂的固化物的粘接层38,能够使间隔件13固定于封口体侧绝缘部件18,因此来自二次电池外部的热、电极体内部的发热等导致的间隔件13的收缩受到抑制,正极11与负极12之间的短路得到抑制。粘接层38的厚度在确保与间隔件的突出部的粘接性方面,优选为例如1~100μm的范围。
作为粘接层38的形成中使用的热固性树脂,可以举出例如环氧系树脂、丙烯酸系树脂、聚氨酯系树脂、有机硅系树脂、三聚氰胺系树脂、酚系树脂、聚酯系树脂等。这些之中,在耐热性、粘接性、相对于非水电解质的耐性等方面,优选为酚系树脂。热固性树脂可以是1液固化型树脂,也可以是2液固化型树脂,在作业性等方面,优选1液固化型树脂,在固化温度低、减小对间隔件13的热损伤等方面,优选2液固化型树脂。使用热固性树脂形成粘接层38的情况下,例如可以在包含热固性树脂的浆料中加入热固性催化剂等添加剂。
用于形成粘接层38的光固性树脂若为照射规定波长的光而固化的光固性树脂则没有特别限制,可以举出例如照射100~400nm的范围的波长的光(紫外线)而固化的紫外线固化性树脂、照射400nm~800nm的范围的波长的光(可见光)而固化的可见光固性树脂、照射1200nm~1500nm的范围的波长的光(红外线)而固化的红外线固化性树脂等。光固性树脂与热固性树脂相比,在减轻固化时对间隔件13的热损伤等方面优选,特别是在作业性、对间隔件13的热损伤的减轻等方面,优选照射100~400nm的范围的波长的光(紫外线)而固化的紫外线固化性树脂。使用光固性树脂形成粘接层38的情况下,例如,可以在包含光固性树脂的浆料中加入光聚合引发剂等添加剂。
省略利用图的说明,壳主体侧绝缘部件19具有与封口体侧绝缘部件18同样的构成。即,壳主体侧绝缘部件19具有基材36、和在基材36上设置的粘接层38。粘接层38具有热固性树脂、光固性树脂等固化性树脂的固化物。粘接层38通过以下方式形成:在基材36上涂布包含固化性树脂的浆料,使成为电极体14的另一端部的间隔件13的突出部32与基材36上的固化性树脂接触,施加热、光等能量,使固化性树脂固化从而形成。或者,粘接层38通过以下方式形成:在成为电极体14的另一端部的间隔件13的突出部32上涂布包含固化性树脂的浆料,使基材36与固化性树脂接触,施加热、光等能量,使固化性树脂固化从而形成。在任一情况下,都形成在基材36上配置有具有热固性树脂的固化物的粘接层38的壳主体侧绝缘部件19,此时,成为电极体14的另一端部的间隔件13的突出部32粘接于基材36上的粘接层38。像这样,通过使成为电极体14的另一端部的间隔件13的突出部32粘接于具有固化性树脂的固化物的粘接层38,能够使间隔件13固定于壳主体侧绝缘部件19,因此来自二次电池外部的热、电极体内部的发热等导致的间隔件13的收缩受到抑制,正极11与负极12之间的短路得到抑制。
本实施方式中,封口体侧绝缘部件18和壳主体侧绝缘部件19中的至少任一个设为具有基材36、和在基材36上设置的具有固化性树脂的固化物的粘接层38的构成,使成为电极体14的一端部或另一端部的间隔件13的突出部(30或32)粘接于粘接层38即可。封口体侧绝缘部件18和壳主体侧绝缘部件19的任一个为上述构成,都能抑制因热导致的间隔件13的收缩。
图1所示的锂离子二次电池10中,以卷绕型的电极体14为例,对在该电极体14的一端部与封口体17之间配置的封口体侧绝缘部件18、在电极体14的另一端部与壳主体16之间配置的壳主体侧绝缘部件19进行了说明。但是,在本实施方式中,封口体侧绝缘部件18、壳主体侧绝缘部件19并非限制为应用于卷绕型的电极体14的情况,例如,适用于正极11和负极12隔着间隔件13交替层叠而成的层叠型的电极体等具有正极11、负极12、和介于正极11与负极12之间的间隔件13的电极体。
以下,对正极11、负极12、非水电解质、间隔件13进行详述。
正极11具备正极集电体、和在正极集电体上形成的正极活性物质层。对于正极集电体,使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的膜等。正极活性物质层包含正极活性物质。另外,正极活性物质层除了正极活性物质以外,适宜包含导电材和粘结材。
作为正极活性物质层中包含的正极活性物质,可以举出锂过渡金属复合氧化物等,具体来说可以使用钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、锂镍锰复合氧化物、锂镍钴复合氧化物等,这些锂过渡金属复合氧化物中可以添加Al、Ti、Zr、Nb、B、W、Mg、Mo等。
作为正极活性物质层中包含的导电材,可以举出炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨等碳粉末等。这些可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
作为正极活性物质层中包含的粘结材,可以举出氟系高分子、橡胶系高分子等。例如,作为氟系高分子,可以举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、或它们的改性体等,作为橡胶系高分子,可以举出乙烯-丙烯-异戊二烯共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯共聚物等。这些可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
负极12具备负极集电体、和在负极集电体上形成的负极活性物质层。对于负极集电体,可以使用铜等在负极的电位范围内稳定的金属的箔、在表层配置了该金属的膜等。负极活性物质层包含负极活性物质。负极活性物质层除了负极活性物质以外,适宜包含增稠材、粘结材。
作为负极活性物质,可以使用能够吸藏、放出锂离子的碳材料,除了石墨以外,可以使用难石墨性碳、易石墨性碳、纤维状碳、焦炭和炭黑等。此外,作为非碳系材料,可以使用硅、锡以及以这些为主的合金、氧化物。
作为粘结材,与正极的情况同样还可以使用PTFE等,可以使用苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)或其改性体等。作为增稠材,可以使用羧甲基纤维素(CMC)等。
非水电解质包含例如非水溶剂、和溶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。非水溶剂可以使用例如碳酸酯类、内酯类、醚类、酮类、酯类以及它们的两种以上的混合溶剂等。
电解质盐可以举出锂盐等,可以使用例如LiPF6、LiBF4、LICF3SO3和它们的两种以上的混合物等。电解质盐相对于溶剂的溶解量例如为0.5~2.0mol/L。
对于间隔件13,可以使用例如具有离子透过性和绝缘性的多孔性片材等。作为多孔性片材的具体例,可以举出微多孔薄膜、织造布、无纺布等。作为间隔件13的材质,适宜为聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂、纤维素等。间隔件13可以是具有纤维素纤维层和烯烃系树脂等热塑性树脂纤维层的层叠体。另外,可以是包含聚乙烯层和聚丙烯层的多层间隔件,还可以使用在间隔件的表面涂布有芳族聚酰胺系树脂、陶瓷等材料的多层间隔件。
附图标记说明
10锂离子二次电池、11正极、12负极、13间隔件、14电极体、15电池壳、16壳主体、17封口体、18封口体侧绝缘部件、19壳主体侧绝缘部件、20正极接头、21负极接头、22膨出部、23过滤件、24下阀体、25绝缘体、26上阀体、27帽、28密封垫、30、32突出部、34电极主体部、36基材、38粘接层。
Claims (6)
1.一种二次电池,其具备:
电极体,所述电极体具有正极、负极、和介于所述正极与所述负极之间的间隔件;
容纳所述电极体的壳主体;
将所述壳主体的开口部封口的封口体;和
在所述封口体与所述电极体的一端部之间设置的封口体侧绝缘部件、以及在所述壳主体与所述电极体的另一端部之间设置的壳主体侧绝缘部件,
所述电极体的所述一端部和所述另一端部形成为所述间隔件的一部分从所述正极和所述负极突出的突出部,
所述封口体侧绝缘部件具有基材、和在所述基材上配置的具有固化性树脂的固化物的粘接层,所述一端部的突出部粘接于所述粘接层。
2.一种二次电池,其具备:
电极体,所述电极体具有正极、负极、和介于所述正极与所述负极之间的间隔件;
容纳所述电极体的壳主体;
将所述壳主体的开口部封口的封口体;和
在所述封口体与所述电极体的一端部之间设置的封口体侧绝缘部件、以及在所述壳主体与所述电极体的另一端部之间设置的壳主体侧绝缘部件,
所述电极体的所述一端部和所述另一端部形成为所述间隔件的一部分从所述正极和所述负极突出的突出部,
所述壳主体侧绝缘部件具有基材、和在所述基材上配置的具有固化性树脂的固化物的粘接层,所述另一端部的突出部粘接于所述粘接层。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池,其中,
所述电极体是所述正极、所述负极、所述间隔件经卷绕而成的卷绕型的电极体,所述电极体的所述一端部和所述另一端部是所述电极体的卷绕轴方向的一端部和另一端部。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的二次电池,其中,
所述固化性树脂的固化物是通过照射规定波长的光从而固化的光固性树脂的固化物。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的二次电池,其中,
所述规定波长为100nm~400nm的范围。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的二次电池,其中,
所述粘接层的厚度为1μm~100μm的范围。
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