[发明专利]方形锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种方形锂二次电池。

背景技术

近年来，随着环境技术的提高，对于其环境负担比现有的发电方式小的发电装置（例如，太阳光发电）的研发非常活跃。对发电技术进行开发的同时，也对锂二次电池、锂离子电容器、空气电池等蓄电装置进行开发。

尤其是，混合动力汽车（HEV）、电动汽车（EV）或插电式混合动力汽车（PHEV）等新一代清洁能源汽车或者手机、智能手机、笔记本电脑等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机等小型消费类产品蓄电池等，随着半导体产业的发展迅速扩大锂二次电池的需要，对于现代信息社会作为能够充电的能源的供应源的锂二次电池是不可缺少的。尤其是当用于电动汽车或家电时，希望更高容量、高输出的方形锂二次电池。

方形锂二次电池由于包括多次卷绕重叠正极、隔离体、负极的长薄片的卷绕体，所以在因卷绕产生的弯曲部具有脆弱性。也就是说，弯角部的活性物质混合剂层（active material mixture layer）产生裂缝、剥离、滑落等，分离的活性物质穿过隔离体，有导致正极与负极之间的短路之虞。于是，在专利文献1或专利文献2中，以卷绕体中产生曲率半径小的弯曲的部分不形成活性物质混合剂层的方式预先去除或剥离，来形成卷绕体。

用于卷绕型锂二次电池的负极通过在薄片状的集电体的双面形成负极活性物质混合剂层来制造。作为现有的负极活性物质，使用能够吸留和释放成为载流子的离子（以下，称为载体离子）的材料的石墨（黑铅）。就是说，混炼作为负极活性物质的石墨、作为导电助剂的碳黑及作为粘结剂的树脂形成浆料，在集电体上涂布该浆料，然后干燥来制造负极。

相对于此，当作为负极活性物质使用硅或掺杂有磷的硅时，与碳相比，可以吸留大约4倍的载体离子，相对于碳（黑铅）负极的理论容量的372mAh/g，硅负极的理论容量则大得多，即为4200mAh/g。因此，从二次电池的大容量化的观点来看是最适当的材料，目前以高容量化为目的而对作为负极活性物质使用硅的锂二次电池的研究开发盛行。

但是，当载体离子的吸留量增大时，产生如下问题：充放电循环中的伴随载体离子的吸留和释放的体积变化大，使集电体与硅之间的密接性降低，从而充放电导致电池特性的劣化。再者，有时，有如下重大的问题：因硅变坏而剥离或微粉化导致不能维持电池的功能。

于是，例如，在专利文献3中，在由表面粗糙的铜箔等构成的集电体上作为负极活性物质以柱状或粉末状形成由微晶或非晶硅构成的层，在该由硅构成的活性物质层上设置由其导电性比硅低的黑铅等的碳材料构成的层。由此，由于即使由硅构成的活性物质层剥离也可以通过由黑铅等碳材料构成的层集电，所以可以降低电特性的劣化。

[专利文献1] 日本专利申请公开平7-153490号公报；

[专利文献2] 日本专利申请公开平10-270068号公报；

[专利文献3] 日本专利申请公开2001-283834号公报。

但是，如专利文献1或专利文献2的记载，在方形锂二次电池中，以仅在产生曲率半径小的弯曲的部分不形成活性物质混合剂层的方式形成卷绕体，在电极制造技术上实际上是很困难的。为了以仅在产生曲率半径小的弯曲的部分不形成活性物质混合剂层的方式形成卷绕体，需要预测成为弯曲部的只有几mm的区域而去除或剥离活性物质层。但是，从电极制作时的位置控制的精度的观点来看，将去除或剥离了的区域准确地配置在卷绕体的该部分是困难的。这是因为构成重叠正极、隔离体及负极的长薄片的集电体或活性物质混合剂层的厚度的制造偏差或手工进行卷绕工序等的缘故。

此外，专利文献1或专利文献2所公开的方形锂二次电池由于在产生曲率半径小的弯曲的部分不形成活性物质混合剂层，所以这相应地导致放电容量的降低。由此，不能充分利用卷绕体的电极表面的面积。

另外，如专利文献3的记载，当为了实现二次电池的高容量化作为负极活性物质使用硅时，因载体离子的嵌入而硅膨胀至4倍左右。由此，由于既定的应力集中且一直施加到卷绕体的产生曲率半径小的弯曲的部分，所以有可能产生严重的活性物质混合剂层的剥离。因此，难以防止负极活性物质的变坏，维持电池的可靠性是很困难的。再者，当剥离了的活性物质穿过隔离体而使正极与负极之间产生短路时，因产生的热而二次电池内的电解液分解并汽化导致起火，从而显著损害安全性。

发明内容

于是，本发明的一个方式提供一种可靠性高而不降低充放电容量的方形锂二次电池。