[发明专利]非水电解质二次电池以及非水电解质二次电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池以及非水电解质二次电池的制造方法，特别涉及锂离子二次电池等的安全性技术。

背景技术

近年来，电子设备的便携化和无线化在迅速发展，作为电子设备的驱动用电源，人们对小型且轻量的、具有高能量密度的二次电池的要求越来越高。

作为满足这样的要求的典型二次电池，可以列举出非水电解质二次电池。该非水电解质二次电池具有正极、负极、聚乙烯制隔膜以及非水电解质。在正极中，与锂离子进行可逆的电化学反应的正极活性物质(例如，锂钴复合氧化物)被保持在正极集流体上。在负极中，负极活性物质被保持在负极集流体上。在此，特别地说，负极活性物质也可以是锂金属或锂合金等活性物质，或者也可以是嵌入有以碳为主体物质(在此，主体物质是指能够嵌入和脱嵌锂离子的物质)的锂嵌入化合物的活性物质。聚乙烯制隔膜设置在正极与负极之间，在保持非水电解质的同时，还防止正极与负极之间造成短路。作为非水电解质，可以采用溶解有LiClO₄或LiPF₆等锂盐的非质子性有机溶液。

说明一下这种锂离子二次电池的制造方法。首先，将正极和负极分别成形为薄膜片状或箔状，再夹着聚乙烯制隔膜将正极和负极层叠起来或卷绕成螺旋状来形成发电单元。接着，将发电单元收纳在由实施了镀不锈钢或镀镍处理的铁或铝等金属制成的电池容器内，再将非水电解质注入到电池容器内。之后，将盖板固定在电池容器上，从而使电池容器得以密封。

然而，若锂离子二次电池陷于过充电状态、或者造成短路(外部短路或内部短路)，则锂离子二次电池内的温度达到高温。若锂离子二次电池内的温度超过聚乙烯的熔点(110℃左右)，聚乙烯就会熔化，从而正极和负极互相接触，以致大电流在正极与负极之间流通，在有些情况下锂离子二次电池会起火或冒烟，这是非常危险的。

于是，有人曾提案过下述技术方案，即：将当温度上升时切断电流的部件(CID：电流切断器件(Current Interrupt Device))设置在锂离子二次电池内。一般来说，当锂离子二次电池内的温度上升时，则在锂离子二次电池内产生气体，锂离子二次电池内的气压由于气体的产生而上升。CID的构成为：检测出锂离子二次电池内的气压上升，在锂离子二次电池内的气压上升时，察觉到锂离子二次电池内的温度上升而将电流切断。

但是，例如在电池壳体受到了损坏的情况下，则不能充分地确保锂离子二次电池的气密性，因而CID不能察觉到锂离子二次电池内的气压上升，从而不能正常地工作。此外，若锂离子二次电池受到跌落等冲击，则有时CID将出现异常。在CID这样不能正常地工作的情况下，当锂离子二次电池内的温度上升时，就不能切断电流，因此不能保证电池的安全性。

为了应付CID出毛病的情况，在特开2006-147569号公报中采用即使在高温下也不会熔化的多孔陶瓷层以代替聚乙烯制隔膜。即使锂离子二次电池的温度上升，多孔陶瓷层也不会熔化，因此，能够抑制正极和负极在短路时的接触面积的扩大，从而能够防止大电流的流通。

另外，在特开平6-231749号公报中，在集流体与合剂层之间设置有电阻的温度系数为正的热敏电阻材料层。由此，特开平6-231749号公报记载着：即使在造成了短路的情况下也能够防止大电流在正极与负极之间流通。

如上所述，无论是锂离子二次电池陷于过充电状态，还是造成了外部短路，或者在锂离子二次电池内造成了内部短路，锂离子二次电池内的温度都会上升。但是，一般认为在过充电状态以及造成了外部短路时、和造成了内部短路时，锂离子二次电池内的温度上升的速度互不相同。

在锂离子二次电池陷于过充电状态、或者造成了外部短路的情况下，锂离子二次电池的温度逐渐上升。具体而言，当过充电时、就是说将锂离子二次电池的充电持续到电压超过通常使用范围为止时，从锂离子二次电池成为异常状态时算起，到锂离子二次电池内的温度上升为锂离子二次电池的热失控开始温度(一般来说，为140℃)以上的值为止要经过的时间在几分钟到几个小时。在有些情况下，即使在锂离子二次电池成为异常状态后将充电持续几个小时以上，该电池的温度也不会达到热失控开始温度。

另一方面，在锂离子二次电池内造成了内部短路的情况下，锂离子二次电池的温度急剧上升。具体而言，造成了内部短路的部位的温度在造成内部短路后的1秒钟以内就上升到锂离子二次电池的热失控开始温度以上的值，整个锂离子二次电池的温度在造成内部短路后的几秒钟以内也上升到锂离子二次电池的热失控开始温度以上的值。