[发明专利]螺旋卷绕非水电解质二次电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年5月7日向日本专利局提交的日本专利申请号2007-122224的优先权，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及具有螺旋卷绕电池元件(spirally-wound battery element)的非水电解质二次电池(non-aqueous electrolyte secondary battery)。

背景技术

近年来，无线或便携式器件，例如手机和膝上型个人电脑得到了发展，并且开发了小型轻薄的便携式器件。电子器件的功能得到了增加，因此电能也需要增加。为此，日益需要满足高容量和重量轻的电子器件的电池作为电子器件的电源。

对于利用锂离子的掺杂和脱掺杂的非水电解质二次电池，对满足这些要求的二次电池提出了各种建议。

非水电解质二次电池具有正极和负极，该正极包括形成在正极集电体上的使用锂复合氧化物(例如LiCoO₂或LiNiO₂)的正极活性物质层，该负极包括形成在负极集电体上的使用能够掺杂和脱掺杂锂的碳材料(例如石墨或难石墨化碳材料)的负极活性物质层。隔板在正极和负极之间布置，并且它们螺旋卷绕在一起形成电池元件。具有如上结构的非水电解质二次电池的电极反应面积增加，因而获得了优异的放电性能。

为了提高安全性，上述非水电解质二次电池的结构使得如以下专利文献1-3所述，在正极和负极各个卷绕末端，形成未施用活性物质的部分，即正极集电体暴露部分和负极集电体暴露部分，以例如使电压可以快速下降，即使在电池为金属针刺穿或者电池为外压压碎时电压也可以快速下降，由此使得电池的损坏最小化。在这种结构中，在易于损坏隔板或易于引起短路的部分形成绝缘材料，防止短路等发生。形成绝缘材料的部分实例包括：具有电极切割造成的毛刺等的正极末端和负极末端、与这些电极末端相对的部分、具有阶梯(step)的部分例如正极活性物质层末端和负极活性物质层末端，以及与这些末端相对的部分。

[专利文献1]日本未审专利公开号2000-188115。

[专利文献2]日本未审专利公开号2001-266946。

[专利文献3]日本未审专利公开号2005-347161。

在上述专利文献1-3中，使用熔点高的树脂材料，例如聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为绝缘材料。即使在电池内部温度升高时，使用高熔点树脂材料能够保持绝缘效果而不熔化覆盖材料。

发明内容

然而，电池充电器发生故障或不当使用结合了非水电解质二次电池的电池组时，非水电解质二次电池的温度可能升高，并且热量保持在电池内部，通过正极集电体和负极集电体发生短路。此时，具有上述专利文献1-3的结构的电池不能够快速放电，导致电池温度大幅升高，使得非水电解质二次电池或电池组变形。

因此，希望提供安全性提高的螺旋卷绕非水电解质二次电池。

根据本发明的实施方式，提供包括堆叠电极组件(stacked electrodeassembly)的螺旋卷绕非水电解质二次电池，该二次电池包括：正极，其包含形成在正极集电体至少一面上的正极活性物质层；负极，其包括形成在负极集电体至少一面上的负极活性物质层；和布置在正极和负极之间的隔板，正极、负极和隔板螺旋卷绕在一起。堆叠电极组件具有分别布置在卷绕开始端和卷绕末端的第一集电体面对区和第二集电体面对区。正极集电体暴露部分和负极集电体暴露部分在第一集电体面对区和第二集电体面对区每一个中经由隔板彼此面对。正极集电体暴露在正极集电体暴露部分中。负极集电体暴露在负极集电体暴露部分中。正极集电体暴露部分或负极集电体暴露部分的至少一个在卷绕开始端的第一集电体面对区中具有形成在该暴露部分之上的第一绝缘件。正极集电体暴露部分或负极集电体暴露部分至少之一在卷绕末端的第二集电体面对区中具有形成在该暴露部分之上的第二绝缘件。第二绝缘件的熔点低于第一绝缘件的熔点。

第一绝缘件的熔点和第二绝缘件的熔点之差可以为20℃或更高，优选为100℃或更高。

第一绝缘件可以选自聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚萘二酸乙二醇酯树脂、聚苯硫醚树脂、和聚酰亚胺树脂。优选第二绝缘件选自低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚萘二酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)树脂和聚苯硫醚树脂。