權(quán)利要求書: 1.一種非水電解質(zhì)二次電池,其具備:電極體、非水電解質(zhì)、以及收納所述電極體和所述非水電解質(zhì)的方形的電池外殼,并且質(zhì)量能量密度為200Wh/kg以上,其中,所述電極體具有正極、負極和分隔件,且是所述正極和所述負極夾著所述分隔件層疊而成的,所述非水電解質(zhì)二次電池還具備介于所述電極體與所述電池外殼之間的非發(fā)泡型的彈性片,
SOC100%時的所述彈性片厚度(A)相對于SOC0%時的所述彈性片厚度(B)的比率(A/B)為0.05~0.3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)二次電池,其中,所述電池外殼從所述正極與所述負極的層疊方向的兩側(cè)受到按壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非水電解質(zhì)二次電池,其中,所述彈性片按照從所述正極與所述負極的層疊方向的兩側(cè)夾持所述電極體的方式配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非水電解質(zhì)二次電池,其中,所述彈性片的彈性模量為
0.9MPa~1.5MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非水電解質(zhì)二次電池,其中,所述彈性片的厚度(X)相對于沿著所述正極與所述負極的層疊方向的所述電池外殼的內(nèi)部尺寸(Y)的比率(X/Y)為0.03~0.07。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非水電解質(zhì)二次電池,其中,所述彈性片的構(gòu)成所述非水電解質(zhì)的溶劑的吸收率小于該片質(zhì)量的5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非水電解質(zhì)二次電池,其中,所述電極體分別具有多個所述正極及所述負極,具有所述正極和所述負極夾著所述分隔件交替層疊而成的結(jié)構(gòu)。
8.一種電池模塊,其具備:
將權(quán)利要求1~7中任一項所述的非水電解質(zhì)二次電池沿著所述正極與所述負極的層疊方向排列多個而構(gòu)成的電池組;
分別介于相鄰的所述非水電解質(zhì)二次電池之間的多個分隔件;和從所述正極與所述負極的層疊方向的兩側(cè)按壓所述電池組的一對端板。
說明書: 非水電解質(zhì)二次電池及電池模塊技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及非水電解質(zhì)二次電池及電池模塊。背景技術(shù)[0002] 鋰離子電池等非水電解質(zhì)二次電池中,電極體會隨著充放電而膨脹、收縮。特別是高容量的電池,電極體的膨脹、收縮的程度更大。例如,專利文獻1公開了一種圓筒形電池,
其為了允許電極體膨脹而在電極體的外周部與電池外殼之間配置由發(fā)泡體構(gòu)成的分隔件
而形成了空隙。專利文獻1中記載有:通過設(shè)置該空隙,可以得到高容量、高輸出且安全性及
可靠性高的電池。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻[0004] 專利文獻[0005] 專利文獻1:日本特開2001?143759號公報發(fā)明內(nèi)容[0006] 但是,具備方形的電池外殼的方形電池比圓筒形電池的電極體約束力弱,例如,需要從構(gòu)成電極體的電極的層疊方向兩側(cè)以規(guī)定的力按壓電池外殼、以使電極間距離維持恒
定。這種情況下,由于與充電相伴隨的電極體膨化,會產(chǎn)生使電池外殼向外側(cè)擴展的應(yīng)力及
對抗該應(yīng)力的反作用力。
[0007] 為了維持良好的電池性能,重要的是將該反作用力調(diào)整到合適的范圍內(nèi)。但是,在高容量的電池中,與充放電相伴隨的電極體體積變化增大,因此不容易將反作用力調(diào)整到
合適的范圍內(nèi)。例如,當(dāng)反作用力變得過大時,電解液不易進入電極間,有時會抑制電池反
應(yīng)。另外,還預(yù)期容易產(chǎn)生內(nèi)部短路。另一方面,當(dāng)反作用力變得過小時,電池反應(yīng)變得不均
勻,有時會招致容量或輸出的下降、循環(huán)壽命的下降等。
[0008] 本發(fā)明的目的在于,在具備方形的電池外殼的質(zhì)量能量密度為200Wh/kg以上的非水電解質(zhì)二次電池中,將作用于電極體的反作用力維持在合適的范圍內(nèi),從而抑制電池性
能的下降。
[0009] 作為本發(fā)明的一個方式的非水電解質(zhì)二次電池具備電極體、非水電解質(zhì)、以及收納上述電極體和上述非水電解質(zhì)的方形的電池外殼,并且質(zhì)量能量密度為200Wh/kg以上,
其中,所述電極體具有正極、負極和分隔件,其是上述正極和上述負極夾著上述分隔件層疊
而成的。上述非水電解質(zhì)二次電池的特征在于,其還具備介于上述電極體與上述電池外殼
之間的非發(fā)泡型的彈性片,SOC100%時的上述彈性片厚度(A)相對于SOC0%時的上述彈性
片厚度(B)的比率(A/B)為0.05~0.3。
[0010] 本發(fā)明的一個方式的電池模塊的特征在于,其具備:將上述非水電解質(zhì)二次電池沿著上述正極與上述負極的層疊方向排列多個而構(gòu)成的電池組;分別介于相鄰的上述非水
電解質(zhì)二次電池之間的多個分隔件;及從上述正極與上述負極的層疊方向的兩側(cè)按壓上述
電池組的一對端板。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個方式,能夠在具備方形的電池外殼的質(zhì)量能量密度為200Wh/kg以上的非水電解質(zhì)二次電池中將作用于電極體的反作用力維持在合適的范圍內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)
良好的電池性能。
附圖說明[0012] 圖1是示出作為實施方式的一例的非水電解質(zhì)二次電池的外觀的立體圖。[0013] 圖2是圖1中的AA線剖視圖,是示出SOC為0%的狀態(tài)的圖。[0014] 圖3是圖1中的AA線剖視圖,是示出SOC為100%的狀態(tài)的圖。[0015] 圖4是示出作為實施方式的一例的電池模塊的立體圖。具體實施方式[0016] 如上所述,在質(zhì)量能量密度為200Wh/kg以上的高容量的方形電池中,將作用于電極體的反作用力維持在合適的范圍內(nèi)并不容易。本發(fā)明人們?yōu)榱私鉀Q該課題進行了深入研
究,結(jié)果通過在電極體與電池外殼之間設(shè)置根據(jù)電池的SOC(StateOfCharge:荷電狀態(tài))
而在特定的厚度范圍內(nèi)變形的非發(fā)泡型的彈性片,從而在高容量的方形電池中也成功地使
反作用力維持在合適的范圍內(nèi)。通過設(shè)置彈性片,彈性片根據(jù)由電極體膨化所產(chǎn)生的應(yīng)力
而被按壓并發(fā)生彈性變形,從而能夠適度地緩和該應(yīng)力。
[0017] 本發(fā)明的非水電解質(zhì)二次電池中,SOC100%時的彈性片厚度(A)相對于SOC0%時的彈性片厚度(B)的比率(A/B)被控制在0.05~0.3,由此使作用于電極體的反作用力維持
在合適的范圍內(nèi)。例如,在徹底放電時也能夠確保0.2MPa以上的反作用力,因此能夠防止電
極間距離變得不均勻、發(fā)生由振動導(dǎo)致的電極偏移之類的不良情況。另外,由于在充滿電的
狀態(tài)下也可以將反作用力抑制在2.0MPa以下,因此能夠防止阻礙電池反應(yīng)、發(fā)生內(nèi)部短路
之類的不良情況。
[0018] 作為彈性片,使用不易吸收電解液或?qū)嵸|(zhì)不吸收電解液的非發(fā)泡型的片。當(dāng)彈性片為多孔的發(fā)泡體時,電解液容易在其中出入,因此特別是使用高粘度的電解液時,彈性片
的變形響應(yīng)性變差,變得難以將反作用力維持在合適的范圍內(nèi)。
[0019] 以下對本發(fā)明的非水電解質(zhì)二次電池及電池模塊的實施方式的一例進行詳細說明。實施方式的說明中,所參照的附圖均為示意性記載,圖中所描畫的構(gòu)成要素的尺寸比率
等有時與實物不同。具體的尺寸比率等應(yīng)參考以下的說明來判斷。
[0020] 圖1是示出作為實施方式的一例的非水電解質(zhì)二次電池10的立體圖。圖2及圖3是圖1中的AA線剖視圖,分別示出電池的SOC為0%的狀態(tài)和電池的SOC為100%的狀態(tài)。如圖1
~圖3所示,非水電解質(zhì)二次電池10具備電極體11和非水電解質(zhì)(未圖示)。電極體11具有正
極20、負極21和分隔件22,其具有正極20和負極21夾著分隔件22層疊而成的結(jié)構(gòu)。
[0021] 在本實施方式中,電極體11分別包含多個正極20、負極21及分隔件22,具有正極20和負極21夾著分隔件22交替層疊的層疊結(jié)構(gòu),可以使用來回折疊的1片分隔件22構(gòu)成層疊
結(jié)構(gòu)。另外,電極體11也可以具有正極20和負極21夾著分隔件22卷繞成螺旋狀而成的卷繞
結(jié)構(gòu)。
[0022] 非水電解質(zhì)包含非水溶劑和溶解于非水溶劑中的電解質(zhì)鹽。作為非水溶劑,可以使用例如碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)等酯類;
1,3?二氧戊環(huán)等醚類;乙腈等腈類;二甲基甲酰胺等酰胺類;及這些中的2種以上的混合溶
劑等。非水溶劑可以含有這些溶劑中的至少部分氫被氟等鹵素原子取代而成的鹵素取代
物,例如氟代碳酸亞乙酯(FEC)、氟代丙酸甲酯(FMP)等。作為電解質(zhì)鹽,使用例如LiPF6等鋰
鹽。
[0023] 非水電解質(zhì)二次電池10例如為鋰離子電池,并且具有200Wh/kg以上的質(zhì)量能量密度。非水電解質(zhì)二次電池10的質(zhì)量能量密度的一例為200Wh/kg~400Wh/kg。非水電解質(zhì)二
次電池10的質(zhì)量能量密度例如為下述值:將以0.2C的電流放電時的平均電壓與電流容量值
相乘而得到的能量除以電池的質(zhì)量而得到的值。
[0024] 非水電解質(zhì)二次電池10具備收納電極體11及非水電解質(zhì)的方形的電池外殼14。電池外殼14從正極20與負極21的層疊方向α(以下有時簡稱為“層疊方向α”)的兩側(cè)以規(guī)定的
力被按壓,從而使電極間距離維持恒定。在本實施方式中,通過使非水電解質(zhì)二次電池10模
塊化,從而從層疊方向α的兩側(cè)進行按壓(參照后述的圖4)。需要說明的是,由于與充電相伴
隨的電極體11膨化,會產(chǎn)生要使電池外殼14向外側(cè)擴展的應(yīng)力,并且產(chǎn)生對抗該應(yīng)力的反
作用力。
[0025] 進而,非水電解質(zhì)二次電池10具備介于電極體11與電池外殼14之間的非發(fā)泡型的彈性片25。彈性片25隨著電極體11的體積變化而發(fā)生彈性變形,并適度緩和因電極體11的
膨化而產(chǎn)生的應(yīng)力,由此使對抗該應(yīng)力的反作用力維持在合適的范圍內(nèi)。詳細情況如后所
述,彈性片25的SOC100%時的厚度(A)相對于SOC0%時的厚度(B)的比率(A/B)為0.05~
0.3。
[0026] 在此,SOC100%及0%的狀態(tài)也根據(jù)電池種類等而不同,在本實施方式中,將電池電壓為4.30的充電狀態(tài)設(shè)為SOC100%(充滿電狀態(tài)),將電池電壓為2.5的放電狀態(tài)設(shè)為
SOC0%(徹底放電狀態(tài))。
[0027] 電池外殼14是由大致箱形狀的外殼主體15和封堵外殼主體15的開口的封口體16構(gòu)成的方形的金屬制殼。在封口體16上,設(shè)置有與各正極20進行電連接的正極端子12、和與
各負極21進行電連接的負極端子13。正極的引線部直接或介由其它導(dǎo)電構(gòu)件連接于正極端
子12。負極的引線部直接或介由其它導(dǎo)電構(gòu)件連接于負極端子13。以下為了方便說明,將正
極端子12和負極端子13排列的方向作為電池外殼14等的“橫向”、將與層疊方向α及橫向正
交的方向作為“上下方向”。
[0028] 外殼主體15具有橫向及上下方向比層疊方向α長的扁平的形狀。外殼主體15及封口體16例如由以鋁為主要成分的金屬材料構(gòu)成,其內(nèi)表面可以安裝有電極體支架,以確保
絕緣性。電極體支架例如是由聚丙烯等樹脂成型而成的厚度0.05mm~0.5mm的板。封口體16
例如具有橫向較長的大致長方形狀,其周緣部與外殼主體15的開口的周緣部熔接。
[0029] 在封口體16的橫向兩側(cè)分別形成有未圖示的貫通孔,正極端子12及負極端子13從該各貫通孔插入到電池外殼14內(nèi)。正極端子12及負極端子13介由例如設(shè)置于貫通孔中的絕
緣構(gòu)件17而分別固定在封口體16上。需要說明的是,通常在封口體16中設(shè)置有氣體排出機
構(gòu)(未圖示)。
[0030] 圖4是使用多個非水電解質(zhì)二次電池10構(gòu)成的電池模塊30的立體圖。如圖4所示,電池模塊30具備:將多個非水電解質(zhì)二次電池10沿著層疊方向α排列而構(gòu)成的電池組31;多
個分隔件32;和一對端板33。分隔件32是分別介于相鄰的非水電解質(zhì)二次電池10之間的絕
緣性構(gòu)件。端板33是從層疊方向α的兩側(cè)以規(guī)定的力按壓電極組31的構(gòu)件。端板33所產(chǎn)生的
按壓力(規(guī)定的力)為例如0.1MPa~10MPa。
[0031] 電池模塊30具備連接條35、36,其固定在從層疊方向α(多個非水電解質(zhì)二次電池10排列的方向)的兩側(cè)夾持電池組31的一對端板33上,用于捆束構(gòu)成電池組31的各電池。連
接條35、36具有與端板33一起維持各電池的捆束狀態(tài)、保持各電池的功能。連接條35沿著層
疊方向α安裝在電池組31的橫向一側(cè),連接條36沿著層疊方向α安裝在電池組31的橫向另一
側(cè)。
[0032] 在本實施方式中,改變相同的非水電解質(zhì)二次電池10的朝向而配置,從而配置為使得相鄰的電池彼此的、正負端子的橫向的位置彼此相反。這種情況下,正極端子12和負極
端子13處于沿著層疊方向α交替排列的狀態(tài)。電池模塊30具備將相鄰的非水電解質(zhì)二次電
池10彼此電連接的匯流條34。在圖1所示的例子中,各非水電解質(zhì)二次電池10通過匯流條34
而串聯(lián)連接,但各電池的連接方式不限定于此。
[0033] 在電池模塊30中,通過在一對端板33上固定連接條35、36,并且將各端板33按壓在電池組31上,從而將構(gòu)成電池組31的各非水電解質(zhì)二次電池10捆束并進行按壓。端板33為
例如樹脂制的板狀體,形成為比非水電解質(zhì)二次電池10大一圈。作為端板33,例如形成有用
于緊固連接條35、36的螺栓孔。
[0034] 需要說明的是,在電池模塊30中,通過介于相鄰的非水電解質(zhì)二次電池10之間的分隔件32,從而能夠在某種程度上吸收各電池的與充放電相伴隨的電池外殼14的體積變
化,但是僅通過分隔件32難以將上述反作用力調(diào)整到合適的范圍內(nèi)。例如,在使用彈性片25
那樣地大幅發(fā)生彈性變形的分隔件32的情況下,在各電池之間,電極端子彼此的距離大幅
變化,基于匯流條34的電連接有可能會產(chǎn)生不良情況。
[0035] 以下對電極體11及彈性片25的構(gòu)成進行進一步詳述。[0036] [正極][0037] 正極20具備正極集電體、和形成在該集電體上的正極合劑層。作為正極集電體,可以使用鋁等在正極20的電位范圍內(nèi)穩(wěn)定的金屬的箔、在表層配置有該金屬的膜等。正極合
劑層由正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料和粘結(jié)材料構(gòu)成。正極合劑層通常形成在正極集電體的兩
面。正極20例如可以如下制作:在正極集電體上涂布包含正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料及粘結(jié)材
料等的正極合劑漿料,將涂膜干燥后進行壓延,從而在集電體的兩面形成正極合劑層。
[0038] 作為正極活性物質(zhì),優(yōu)選使用含有鋰的過渡金屬氧化物。構(gòu)成含有鋰的過渡金屬氧化物的金屬元素為選自例如鎂(Mg)、鋁(Al)、鈣(Ca)、鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩()、鉻(Cr)、錳
(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、釔(Y)、鋯(Zr)、錫(Sn)、銻
(Sb)、鎢(W)、鉛(Pb)及鉍(Bi)中的至少1種。其中,優(yōu)選包含選自Co、Ni、Mn、Al中的至少1種。
[0039] 作為導(dǎo)電材料的例子,可列舉炭黑(CB)、乙炔黑(AB)、科琴黑、石墨等碳材料等。另外,作為粘結(jié)材料的例子,可列舉聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PdF)等氟系樹脂、聚丙
烯腈(PAN)、聚酰亞胺系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚烯烴系樹脂等。這些可以單獨使用,也可以
將兩種以上組合使用。
[0040] [負極][0041] 負極21具備負極集電體和形成在該集電體上的負極合劑層。作為負極集電體,可以使用銅等在負極21的電位范圍內(nèi)穩(wěn)定的金屬的箔、在表層配置有該金屬的膜等。負極合
劑層由負極活性物質(zhì)和粘結(jié)材料構(gòu)成。負極合劑層通常形成在負極集電體的兩面。負極21
例如可以如下制作:在負極集電體上涂布包含負極活性物質(zhì)、粘結(jié)材料等的負極合劑漿料,
將涂膜干燥后進行壓延,從而在集電體的兩面形成負極合劑層。
[0042] 作為負極活性物質(zhì),只要是能夠可逆地吸藏、釋放鋰離子的物質(zhì)則沒有特別限定,可以使用例如:天然石墨、人造石墨等碳材料;硅(Si)、錫(Sn)等可與鋰進行合金化的金屬;
或包含Si、Sn等金屬元素的合金、復(fù)合氧化物等。負極活性物質(zhì)可以單獨使用,也可以將兩
種以上組合使用。
[0043] 作為負極合劑層中所含的粘結(jié)材料,可以與正極20的情況同樣地使用氟系樹脂、PAN、聚酰亞胺系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚烯烴系樹脂等。在使用水系溶劑制備負極合劑漿料
的情況下,可以使用丁苯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素(CMC)或其鹽、聚丙烯酸(PAA)或其鹽、聚
乙烯醇(PA)等。
[0044] [分隔件][0045] 作為分隔件22,可使用具有離子透過性和絕緣性的多孔片。作為多孔片的具體例子,可列舉微多孔薄膜、織布、無紡布等。作為分隔件22的材質(zhì),聚乙烯、聚丙烯、包含乙烯和
丙烯中的至少一者的共聚物等烯烴系樹脂、纖維素等是合適的。分隔件22也可以是具有纖
維素纖維層和烯烴系樹脂等熱塑性樹脂纖維層的層疊體。另外,還可以是包含聚乙烯層和
聚丙烯層的多層分隔件,還可以使用在分隔件22的表面涂布有芳綸系樹脂等的分隔件。另
外,也可以在分隔件22與正極20和負極21中的至少一者的界面上形成包含無機化合物的填
料的耐熱層。
[0046] [彈性片][0047] 如圖2及圖3所示,彈性片25優(yōu)選按照從層疊方向α的兩側(cè)夾持電極體11的方式配置在外殼主體15內(nèi)。通過利用彈性片25從層疊方向α的兩側(cè)夾住電極體11,從而可以有效地
吸收由于電極體11的膨化而產(chǎn)生的應(yīng)力。電極體11會由于電池的充放電而改變體積,主要
是厚度發(fā)生增減,但彈性片25會追隨電極體11的厚度變化而發(fā)生彈性變形,從而適度地緩
和所產(chǎn)生的應(yīng)力。彈性片25可以按照夾住電極體11的方式將1張片彎折而構(gòu)成,優(yōu)選在電極
體11的層疊方向α的兩側(cè)各配置1張。作為2張彈性片25,優(yōu)選使用相同的片。
[0048] 需要說明的是,在制造非水電解質(zhì)二次電池10時,電極體11由于注入到外殼主體15內(nèi)的電解液而溶脹,產(chǎn)生按壓彈性片25的應(yīng)力。在電極體11發(fā)生溶脹前,2張彈性片25的
厚度與電極體11的厚度(沿著層疊方向α的長度)的總計設(shè)定為比沿著層疊方向α的外殼主
體15的內(nèi)部尺寸(Y)薄。由此,可以將被2張彈性片25夾持的電極體11插入到電池外殼14內(nèi)。
以下,只要沒有特別聲明,則電池外殼14(外殼主體15)的內(nèi)部尺寸是指沿著層疊方向α的內(nèi)
部尺寸。需要說明的是,在電池外殼14中安裝有電極體支架的情況下,將沿著層疊方向α的
電極體支架之間的內(nèi)部尺寸作為電池外殼14的內(nèi)部尺寸。電極體支架可以兼作彈性片25。
[0049] 對于彈性片25,該片的厚度(X)相對于電池外殼14(外殼主體15)的內(nèi)部尺寸(Y)的比率(X/Y)優(yōu)選為0.03~0.07。彈性片25的厚度(X)是指初始狀態(tài)的厚度,與將該片從電池
外殼14取出并恢復(fù)原有形狀時的厚度大致相等。另外,在電極體11的層疊方向α的兩側(cè)配置
彈性片25時,該兩側(cè)的厚度的合計為厚度(X)。如果比率(X/Y)在該范圍內(nèi),則容易兼顧高容
量和良好的反作用力調(diào)整功能。1張彈性片25的厚度為例如0.4mm~0.8mm。
[0050] 彈性片25形成為比構(gòu)成電極體11的正極20及負極21大一圈。并且優(yōu)選在層疊方向α上正極20與負極21重疊的范圍內(nèi)必然存在彈性片25。即,正極20及負極21不會從彈性片25
的上下、左右的端部突出到外側(cè)。這種情況下,不會使電極體11產(chǎn)生應(yīng)變、損傷等,且能夠有
效地吸收所產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0051] 彈性片25的、SOC100%時的厚度(A)相對于SOC0%時的厚度(B)的比率(A/B)為0.05~0.3。即,當(dāng)非水電解質(zhì)二次電池10的SOC從0%變?yōu)?00%時,彈性片25的厚度至少減
少70%以上,最多減少95%。厚度比(A/B)可以是例如0.05~0.29或0.05~0.28。厚度比(A/
B)的優(yōu)選的一例為0.15~0.30。
[0052] 通過將與SOC相應(yīng)的彈性片25厚度變化量控制在上述范圍內(nèi),從而在充滿電狀態(tài)及徹底放電狀態(tài)的任意狀態(tài)下均能夠?qū)⒆饔糜陔姌O體11的反作用力維持在合適的范圍內(nèi)。
由此,能夠抑制反作用力過大或過小所引起的不良狀況的產(chǎn)生,確保良好的電池性能。需要
說明的是,反作用力的合適的范圍為例如0.2MPa~2.0MPa,優(yōu)選為0.4MPa~1.8MPa。彈性片
25的厚度(A、B)例如可以使用激光位移計來計測,或者基于利用萬能試驗機的測定來計算。
[0053] 彈性片25的彈性模量優(yōu)選為0.5MPa~2.0MPa,更優(yōu)選為0.7MPa~1.7MPa,特別優(yōu)選為0.9MPa~1.5MPa。如果彈性片25的彈性模量在該范圍內(nèi),則容易將反作用力維持在合
適的范圍內(nèi)。本說明書中的彈性模量是指壓縮彈性模量。彈性片25的彈性模量可通過基于
JISK6272的方法來測定。
[0054] 彈性片25的材質(zhì)沒有特別限定,彈性片25優(yōu)選由具有上述彈性模量、追隨電極體11的厚度增減而發(fā)生彈性變形、并且耐電解液性優(yōu)異的樹脂構(gòu)成。作為構(gòu)成彈性片25的樹
脂,可例示氯丁橡膠橡膠、硅橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、丁苯橡膠、丁二烯橡膠、丁基橡膠、乙
丙橡膠等純橡膠或這些的復(fù)合橡膠等。
[0055] 如上所述,彈性片25優(yōu)選為非發(fā)泡體且實質(zhì)上不吸收電解液。彈性片25為不具有例如10μm以上的孔的非多孔片。就彈性片25而言,構(gòu)成非水電解質(zhì)的溶劑的吸收率小于該
片的質(zhì)量的5%是適宜的,特別適宜為小于1%。通過使用不吸收電解液的彈性片25,從而即
使在使用高粘度的電解液的情況下,彈性片25的變形響應(yīng)性也良好,容易將反作用力維持
在合適的范圍內(nèi)。彈性片25的電解液的吸收率可以通過計測將彈性片試驗片在電解液中浸
漬一定時間后的質(zhì)量變化而進行測定。
[0056] 實施例[0057] 以下通過實施例進一步詳述本發(fā)明,但本發(fā)明不受這些實施例限定。[0058] <實施例1>[0059] [正極的制作][0060] 將作為正極活性物質(zhì)的LiNi0.55Co0.20Mn0.25O2所示的鋰過渡金屬氧化物97質(zhì)量份、乙炔黑(AB)2質(zhì)量份和聚偏氟乙烯(PdF)1質(zhì)量份混合,進而加入適量的N?甲基?2?吡咯烷
酮(NMP),從而制備正極合劑漿料。然后,將該正極合劑漿料涂布在由鋁箔形成的正極集電
體的兩面,將涂膜干燥。用輥將涂膜壓延后,切割成規(guī)定的電極尺寸,從而制作了在正極集
電體的兩面依次形成有正極合劑層的正極。
[0061] [負極的制作][0062] 將石墨粉末98.7質(zhì)量份、羧甲基纖維素(CMC)0.7質(zhì)量份和丁苯橡膠(SBR)0.6質(zhì)量份混合,進而加入適量的水,從而制備了負極合劑漿料。然后,將該負極合劑漿料涂布在由
銅箔形成的負極集電體的兩面,將涂膜干燥。用輥將涂膜壓延后,切割成規(guī)定的電極尺寸,
從而制作了在負極集電體的兩面形成有負極合劑層的負極。
[0063] [非水電解液的制備][0064] 將碳酸亞乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)按照3:3:4的體積比混合。向該混合溶劑中以1.2mol/L的濃度溶解LiPF6,從而制備非水電解液。
[0065] [試驗電池及試驗?zāi)K的制作][0066] 將上述正極和上述負極夾著聚乙烯制的分隔件交替層疊,從而制作了層疊型的電極體。需要說明的是,電極體的厚度(層疊方向長度)為22.8mm,收納電極體的電池外殼(外
殼主體)的內(nèi)部尺寸為24.8mm,電極體支架間為24.5mm。然后,從層疊方向α的兩側(cè)用厚度為
0.47mm、彈性模量為1.5MPa的2張彈性片S1夾住電極體,以夾持的狀態(tài)收納在大致箱形狀的
外殼主體中后,向外殼主體中注入上述非水電解液。需要說明的是,在從層疊方向的兩側(cè)按
壓電池的狀態(tài)下,在非水環(huán)境下進行非水電解液的注入。此時,電極體吸收電解液而溶脹,
彈性片接觸外殼主體的內(nèi)壁,從而產(chǎn)生應(yīng)力及反作用力。然后,將各電極的引線部分別與設(shè)
置在封口體上的正極端子及負極端子連接,通過封口體封堵外殼主體的開口部,從而制作
了方形的試驗電池及試驗?zāi)K。試驗電池的質(zhì)量能量密度為273Wh/kg。
[0067] 收納在電池外殼內(nèi)的彈性片S1是以氯丁橡膠橡膠為主要成分而構(gòu)成的非發(fā)泡型的樹脂制片,通過上述的吸收率測定方法測定的電解液吸收率小于1%。2張彈性片S1的厚
度相對于外殼主體的層疊方向α的內(nèi)部尺寸的比率為0.038。
[0068] <實施例2~4及比較例1~4>[0069] 使用具有表1所示的厚度及彈性模量的彈性片代替彈性片S1,除此以外與實施例1同樣地制作了方形電池。
[0070] 對于實施例及比較例的各試驗電池,通過下述方法測定SOC0%時的反作用力(最小反作用力)及SOC100%時的反作用力(最大反作用力),將測定結(jié)果與彈性片的厚度及彈
性模量一起示于表1。需要說明的是,在最小反作用力為0.2MPa以上且最大反作用力為
2.0MPa以下的情況下,可以得到良好的電池性能。
[0071] [反作用力的測定][0072] 將上述試驗電池用2張SUS板(140×75mm)夾持,用萬能試驗機AG?Xplus(SHIMADZU)取得載荷位移曲線,將厚度為外殼主體的厚度(26.5mm)時的載荷作為反作用
力。使確認初始容量后的試驗電池成為放電狀態(tài),進行反作用力的測定。然后,將該試驗電
池充電至SOC100%,同樣地取得載荷位移曲線。
[0073] 需要說明的是,充放電條件如下所述。[0074] ·以1/3It(21.5A)恒定電流充電至4.25,進行低壓充電至達到3A。[0075] ·以1/3It(21.5A)恒定電流放電至2.5。[0076] [表1][0077][0078] 如表1所示,實施例的試驗電池的最小反作用力均為0.2MPa以上,最大反作用力均為2.0MPa以下。另一方面,比較例1~4的試驗電池雖然可以確保0.2MPa以上的最小反作用
力,但最大反作用力的值超過了2.0MPa。
[0079] 另外,比較例5的試驗電池雖然實現(xiàn)了將最大反作用力抑制為2.0MPa以下,但是最小反作用力的值低于0.2MPa。即,僅在SOC100%時的彈性片厚度(A)相對于SOC0%時的彈性
片厚度(B)的比率(A/B)為0.05~0.3的情況下,能夠?qū)⒎醋饔昧S持在合適的范圍內(nèi)。
[0080] 附圖標(biāo)記說明[0081] 10非水電解質(zhì)二次電池[0082] 11電極體[0083] 12正極端子[0084] 13負極端子[0085] 14電池外殼[0086] 15外殼主體[0087] 16封口體[0088] 17絕緣構(gòu)件[0089] 20正極[0090] 21負極[0091] 22分隔件[0092] 25彈性片[0093] 30電池模塊[0094] 31電池組[0095] 32分隔件[0096] 33端板[0097] 34匯流條[0098] 35、36連接條
聲明:
“非水電解質(zhì)二次電池及電池模塊” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)