專利名稱：棱柱形鋰二次電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種棱柱形鋰二次電池，該電池具有優(yōu)異的安全性和電池特性。
背景技術：
鋰二次電池作為高功率電源可用于便攜式器件等領域而引起了人們的極大興趣，近來它作為用于電動車等高輸出功率電源也引起了重視?；瘜W類電池(如鋰二次電池)通常包含一個隔膜，其作用一方面使正極和負極彼此電絕緣，同時保持電解液。在鋰二次電池中，隔膜通常是由聚烯烴(如聚乙烯、聚丙烯等)材料形成的微孔薄膜組成。棱柱形鋰二次電池的電極組件是將正極、負極和置于正負極之間的隔膜相互纏繞在一起形成的，因此從整個截面看所述電極裝置基本上呈橢圓形。
當鋰二次電池較長時間存貯在溫度很高的環(huán)境中時，由微孔膜組成的隔膜將趨向于收縮。當隔膜收縮時，正極和負極之間由于相互物理接觸會導致內部短路。另外，欲提高鋰二次電池的電容希望隔膜越薄越好，隔膜薄更易于短路，因此防止隔膜的內部短路特別重要。這是由于一旦發(fā)生內部短路電流，由短路電流產生的焦耳熱會導致短路迅速擴展，從而導致電池過熱。
因此，為了防止內部短路，從而抑制短路的擴展，提出在活性材料層上形成含有無機填料(固態(tài)細顆粒)和粘結劑的多孔耐熱層。氧化鋁和二氧化硅等可用作為無機填料，所述無機填料填充在多孔耐熱層中，填料顆粒之間的相互結合可通過較少量的粘結劑來實施(參見專利文獻1)。由于多孔耐熱層即使在高溫下也不會收縮，從而能抑制由于內部短路而出現(xiàn)的電池過熱現(xiàn)象。
專利文獻1日本公開專利公報No.Hei 7-220759發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的問題近年來，在用于便攜式器件的電源領域內，越來越需要快速充電、而快速充電需要高速進行充電(如1小時或更短的充電時間)。與慢速充電(如1.5小時或更長的充電時間)相比，在高速充電中的反復充電/放電過程中，電極板會顯著膨脹和收縮，并產生大量的氣體，從而可能使電極組件發(fā)生變形，同時由于多孔耐熱層中的粘結劑含量較少，且填料顆粒之間的結合不牢，也可能會損壞多孔熱阻層。在這種情況下，多孔耐熱層的上述功能特性(抑制由于內部短路而出現(xiàn)的電池過熱現(xiàn)象)也會收到削弱。
因此，本發(fā)明的主要目的是防止多孔耐熱層受損，同時提供安全性和電池特性都優(yōu)異的棱柱形鋰二次電池。
解決問題的方法本發(fā)明涉及棱柱形鋰二次電池，它包括包含底部、側壁和開口頂部的棱柱形電池外殼；電極組件；非水電解液；以及覆蓋該電池外殼的開口頂部的封口板，該電池外殼內容納有電極組件和非水電解液。棱柱形電池外殼的側壁具有兩塊相互對置的呈矩形的主平面部分。電極組件包括正極、負極、置于正負極之間的多孔耐熱層和隔膜。多孔耐熱層的厚度A和側壁的每個主平面部分的厚度B滿足如下關系0.003≤A/B≤0.05.
棱柱形電池外殼的開口頂部基本上呈矩形，矩形的長邊對應于主平面部分，即主平面部分對應于側壁的較寬表面部分。
多孔耐熱層的厚度A優(yōu)選為2-10μm，側壁的每個主平面部分的厚度B優(yōu)選為160-1000μm，且滿足如下關系0.005≤A/B≤0.03.
電極組件可以為纏繞型。例如，正極為帶狀正極，包含正極核心部件和置于正極核心部件每一側面上的正極活性材料層，而負極為帶狀負極，包含負極核心部件和置于負極核心部件每一側面上的負極活性材料層。這些帶狀正極、負極與置于正負極之間的多孔耐熱層和隔膜相互纏繞在一起形成電極組件。在這種電極組件中，優(yōu)選所述多孔耐熱層置于兩個活性材料層中的至少一個的表面上，這兩個活性材料層形成在正極和負極中至少一個的核心部件的兩個側面上。
電極組件也可為疊層型結構。例如，電極組件包含至少一個片狀的正極和至少一個片狀的負極，正極和負極與置于正、負極之間的多孔耐熱層和隔膜疊層在一起。在這種情況下，最外層的電極優(yōu)選僅在核心部的一側(內表面)上具有活性材料層。
多孔耐熱層優(yōu)選包含絕緣填料。
絕緣填料優(yōu)選包含無機氧化物。
發(fā)明效果當電池高速充電時，電極組件會發(fā)生顯著變形。然而，如電池外殼側壁的主平面部分能給電極組件一個足夠的反向推力，多孔耐熱層將不會被損壞，在這種情況下，由于多孔耐熱層壓向正極或負極的活性材料層，因而不會變形。
值得注意的是多孔耐熱層也必需具有容納正負極之間電解液的功能。因此，當多孔耐熱層作用于活性材料的壓力過大時，電極組件中的電解液在局部地區(qū)的濃度會不足，這將導致電池性能的下降。
本發(fā)明基于上述二個發(fā)現(xiàn)。在本發(fā)明中，提出根據(jù)多孔耐熱層的厚度，使電池外殼側壁主平面部分推向多孔耐熱層的作用力控制在適當?shù)姆秶鷥取Ｒ虼?，可以避免多孔耐熱層由于內部短路作用而受到的損壞，并確保安全性，同時也能得到優(yōu)良的電池特性。


圖1根據(jù)本發(fā)明的棱柱形鋰二次電池的部分截面示意圖；以及圖2根據(jù)本發(fā)明的棱柱形鋰二次電池的縱向截面圖。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的棱柱形鋰二次電池的部分截面示意圖。
正極13包括帶狀正極核心部件11和置于該核心部件11兩側上的正極活性材料層12。負極16包括帶狀負極核心部件14和置于該核心部件14兩側上的負極活性材料層15。多孔耐熱層18置于每個負極活性材料層15的表面上。多孔耐熱層18具有阻止由于內部短路作用而引起膨脹的功能。正極13和負極16與置于正負極之間的帶狀隔膜17和多孔耐熱層18相互纏繞在一起形成電極組件。負極核心部件的外露部分14a位于電極組件的最外圈。電極組件置于棱柱形電池外殼19中。
本發(fā)明中，多孔耐熱層的厚度A和電池外殼側壁主平面部分的厚度B應滿足如下關系0.003≤A/B≤0.05。多孔耐熱層具有兩個功能一是避免短路的功能(第一功能)；二是容納電解液的功能(第二功能)。當電池外殼側壁主平面部分作用在電極組件上的力不足時，多孔耐熱層在高速充電時可能受損，這樣會削弱多孔耐熱層的第一功能。相反，當電池外殼側壁主平面部分作用在電極組件上的力過分大時，由于多孔耐熱層受到強力的壓縮而不能容納足夠量的電解液，其第二個功能將受到影響。
當A/B＜0.003時，與電池外殼側壁主平面部分的厚度B相比，多孔耐熱層厚度A顯得過小。當多孔耐熱層較薄時，它所能容納的電解液量小，此外，由于電池外殼側壁主平面部分作用于電極組件上的壓力過大，電解液易于被擠出多孔耐熱層，從而導致電解裝置中局部區(qū)域電解液不足，從而降低電池性能。從上述兩個功能間平衡的最優(yōu)化來看，希望0.005≤A/B，尤其希望0.01≤A/B。
當0.05＜A/B時，與電池外殼側壁主平面部分的厚度B相比，多孔耐熱層厚度A顯得過大。當多孔耐熱層厚度過大時，其柔韌性會降低，多孔耐熱層會變脆。因此在高速充電時，電極組件將變形，多孔耐熱層也可能被損壞。另外，由于電池外殼側壁主平面部分作用于電極組件上的力不足，多孔耐熱層不能得到充分支撐，多孔耐熱層也易于被損壞，且電池的抗短路特性也會降低。為使上述兩個功能間平衡的最優(yōu)化，希望A/B≤0.03，尤其希望A/B≤0.025。綜上所述，優(yōu)選A/B為0.005≤A/B≤0.03，更優(yōu)選0.01≤A/B≤0.025。
多孔耐熱層的厚度A優(yōu)選2～10μm，更優(yōu)選3～8μm。當厚度A過小時，其提高抗短路性的功能或容納電解液的功能會不充分。當厚度A過大時，正極和負極之間的距離過大，從而降低電池的輸出特性。
電池外殼側壁主平面部分的厚度B優(yōu)選160～1000μm，更優(yōu)選200～500μm。當厚度B過小時，難于形成電池外殼，而厚度B過大時，難于提高電池的能量密度。
隔膜優(yōu)選使用微孔膜。微孔膜的材料優(yōu)選聚烯烴，聚烯烴優(yōu)選聚乙烯和聚丙烯等，也可使用包含聚乙烯和聚丙烯二者的微孔膜。從維持高電容設計方面考慮，微孔膜的厚度優(yōu)選8～20μm。
多孔耐熱層可只形成于正極活性材料層的表面上，或只形成于負極活性材料層的表面上，也可以同時形成于二者的表面上。然而，為了以可靠的方式避免內部短路，多孔耐熱層最好置于負極活性材料層的表面上，這是因為與正極活性材料層相比，負極活性材料層被設計成具有更大的面積。此外，，多孔耐熱層也可形成于核心部件單側的活性材料層上或核心部件雙側的活性材料層上。進而；希望耐熱層能牢固地粘附在活性材料層的表面。
多孔耐熱層也可以獨立片的形式存在。然而，由于片狀多孔耐熱層不具有高機械強度，使其不易操作。此外，多孔耐熱層會形成于隔膜的表面上。然而，由于隔膜在高溫下會收縮，因此對多孔耐熱層的制備工藝要求更嚴格。為消除這些不足，希望多孔耐熱層最好形成在正極活性材料層的表面上、或負極活性材料層的表面上。多孔耐熱層有大量的微孔。于是，即使多孔耐熱層形成在正極活性材料層的表面上、或負極活性材料層的表面上、或隔膜的表面上，也不會干擾鋰離子的運動?？蓪盈B具有相同組分或不同組分的多孔耐熱層。
多孔耐熱層優(yōu)選包括絕緣填料和粘結劑。這種多孔耐熱層是將含有絕緣填料和少量粘結劑的糊狀原料用刮刀或口模式涂布機涂布在電極活性材料層的表面上然后干燥而形成的。所述糊狀原料是例如采用雙臂捏和機將絕緣填料、粘結劑和液相組分混合制成。同時，多孔耐熱層也可是由具有高耐熱性樹脂的纖維所形成的膜。高耐熱性樹脂優(yōu)選芳香族聚酰胺、聚酰胺亞胺等。與由具有高耐熱性樹脂的纖維所形成的膜相比，包含絕緣填料和粘結劑的多孔耐熱層由于粘結劑的作用從而具有更高的結構強度，因此優(yōu)選這種包含絕緣填料和粘結劑的多孔耐熱層。
絕緣填料可包含具有高熱阻性樹脂的纖維或珠粒，但優(yōu)選包含無機氧化物。由于無機氧化物較硬，即使由于充/放電作用下引起電極的膨脹，也能使正極和負極之間的距離保持在適當?shù)姆秶鷥?。在無機氧化物中，特別優(yōu)選例如氧化鋁，二氧化硅，氧化鎂，二氧化鈦和二氧化鋯等，因為這些氧化物在鋰二次電池的工作環(huán)境下具有很好的電化學穩(wěn)定性。這些氧化物可單獨使用，也可二種或二種以上組合使用，此外，絕緣填料可以是耐高溫樹脂，如芳香族聚酰胺或聚酰胺亞胺。也可將無機填料和耐高溫樹脂組合使用。
在包含絕緣填料和粘結劑的多孔耐熱層中，為保持其機械強度和離子導電性，包含在多孔耐熱層中的粘結劑的量，相對于每100重量份絕緣填料，優(yōu)選1～10重量份，進一步優(yōu)選2～8重量份。大多數(shù)粘結劑和增稠劑本身對非水電解液會溶脹。于是，當粘結劑的含量超過10重量份時，粘結劑由于過度溶脹而堵塞了多孔耐熱層的微孔，從而降低離子導電性，電池的反應性也會受影響。另一方面，如果粘結劑的含量少于1重量份，多孔耐熱層的機械強度會下降。
用于多孔耐熱層的粘結劑沒有特別限定，粘結劑優(yōu)選聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚丙烯酸型橡膠顆粒(Zeon公司的BM-500(商品名))。特別優(yōu)選PTFE或BM-500與增稠劑組合在一起使用。對增稠劑沒有特別限定，增稠劑優(yōu)選羧甲基纖維素(CMC)，聚環(huán)氧乙烷(PEO)，以及改性丙烯腈橡膠(如Zeon公司的BM-720H(商品名))。
包含絕緣填料和粘結劑的多孔耐熱層的孔隙率，為了保持其機械強度和確保離子導電率，優(yōu)選40～80％，更優(yōu)選45～65％。當孔隙率為40～80％的多孔耐熱層用合適量的電解液浸漬時，電極組件以合適的程度溶脹，從而經(jīng)溶脹的電極組件也以合適的程度擠壓電池外殼的內側壁。當由40～80％的孔隙率所產生的效果，與A/B比值的最優(yōu)化所產生的效果二者協(xié)同組合起來，可得到第一功能和第二功能間平衡特別優(yōu)化的電池。
應該指出的是多孔耐熱層的孔隙率可以通過改變絕緣填料的中值粒徑、粘結劑的加入量和原料漿料的干燥條件來調控，例如，提高干燥過程中的干燥溫度或熱空氣的流動速度均會增加其孔隙率。多孔耐熱層的孔隙率也可以由例如多孔耐熱層的厚度、絕緣填料和粘結劑的加入量以及絕緣填料和粘結劑的真比重來計算。多孔耐熱層的厚度可以通過若干電極橫截面(如10個橫截面)的SEM照片和若干橫截面的平均厚度來確定。當然，也可以采用汞式孔隙率檢測計來測量。
正極包括，例如，正極核心部件和置于正極核心部件兩側上的正極活性材料層。正極核心部件是例如適于纏繞的帶子，并包含鋁，鋁合金等。正極活性材料層含有正極活性材料作為主要組分，并可含有任選的組分如導電劑和粘結劑。對這些材料沒有特別的限定，作為正極活性材料優(yōu)選含鋰的過渡金屬氧化物，在含鋰的過渡金屬氧化物中，優(yōu)選例如鈷酸鋰，改性鈷酸鋰，鎳酸鋰，改性鎳酸鋰，錳酸鋰，改性錳酸鋰。
負極包括例如負極核心部件和置于負極核心部件兩側上的負極活性材料層。負極核心部件是例如呈適于纏繞的帶子，并包含銅，銅合金等。負極活性材料層含有負極活性材料作為主要組分，并可含有任選的組分如導電劑和粘結劑。對這些材料沒有特別的限定，優(yōu)選的負極活性材料包括各種天然石墨，各種人造石墨，含硅的復合材料如硅化物，鋰金屬，以及各種合金材料。
用于正極和負極的粘結劑示例包括PTFE、PVDF和苯乙烯-丁二烯橡膠。導電劑示例包括乙炔黑，ketjen黑(注冊商標)，以及各種石墨材料。
非水電解液優(yōu)選包含能夠溶解鋰鹽的非水溶劑。對鋰鹽沒有特別的限定，優(yōu)選例如LiPF6和LiBF4。它們可以單獨使用，也可以兩種或更多種組合使用。對非水溶劑沒有特別的限定，優(yōu)選碳酸亞乙酯(EC)，碳酸二甲酯(DMC)，碳酸二乙酯(DEC)和甲基碳酸乙酯(EMC)。這些非水溶劑可以單獨使用，也可以兩種或更多種組合使用。所選的電池材料在鋰二次電池的工作電壓范圍內必須具有電化學穩(wěn)定性，優(yōu)選如鋁、鐵和不銹鋼。電池外殼也可以鍍鎳或錫。
下面將結合實施例對本發(fā)明加以更為詳細的描述。
實施例1(電池編號1)(i)正極的制造使用雙臂捏和機邊攪拌邊混合3kg鈷酸鋰、1kgPVDF#1320(商品名，Kureha化學工業(yè)有限公司出品，一種含12wt％PVDF的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液)、90g乙炔黑和合適量的NMP，以制備正極材料混合漿料。將該漿料施涂到包含有厚度為15μm鋁箔的正極核心部件的兩側上，干燥后，再經(jīng)輥軋，以形成具有正極活性材料層的正極其總厚度為130μm，然后將正極切割成寬為43mm的帶狀物。
(ii)負極的制造用雙臂捏和機邊攪拌邊混合3kg人造石墨、75gBM-400B(商品名，Zeon公司出品，一種含40wt％改性苯乙烯-丁二烯橡膠的水分散體)、30gCMC和合適量的水，以制備負極材料混合漿料。將該漿料施涂到包含有厚度為10μm銅箔的兩側上，干燥后，再經(jīng)輥軋，以形成具有負極材料活性層的負極其總厚度為140μm，然后被切割成寬為45mm的帶狀物。
(iii)多孔耐熱層的形成使用雙臂捏和機邊攪拌邊混合970g氧化鋁(絕緣填料，其中值粒徑為0.3μm)、375gBM-720H(商品名，ZEON公司出品，一種含8wt％改性聚丙烯腈橡膠(粘結劑)的NMP溶液)和合適量的NMP，以制備原料的混合漿料。將該漿料施涂到負極活性材料層的表面上，然后于120℃在減壓下干燥10小時，以形成厚度為0.5μm的多孔耐熱層。
多孔耐熱層的孔隙率均為48％。由如下參數(shù)計算其孔隙率由多孔耐熱層橫截面的SEM照片測定的其厚度；由X射線熒光分析法確定在多孔耐熱層給定區(qū)域中的氧化鋁含量；氧化鋁和粘結劑的真比重；以及氧化鋁和粘結劑的重量比。
(iv)非水電解液的制備將LiPF6溶解在由碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和甲基碳酸乙酯(EMC)以1∶1∶1的體積比組成的溶劑混合物中得到LiPF6的濃度為1mol/L的溶液，然后，將該溶液與3wt％碳酸亞乙烯酯混合，以制得非水電解液。
(v)電池的制造電池的制備是結合圖2來進行說明的，在圖2中是除了電極組件外的元件的截面示意圖。
通過將正極和負極與形成在其兩側的多孔耐熱層和置于正負極之間的含有厚度為20μm聚乙稀微孔膜(商品名A089，Celgard K.K.公司出品)的隔膜相互纏繞在一起，從而制得基本上呈橢圓形橫截面的電極組件21。
將電極組件21放置在鋁制棱柱形電池外殼20中，電池外殼20具有底部20a和側壁20b電池外殼20的頂部為開口并基本上呈矩形，側壁20b具有主平面部分，并且每個主平面部分的厚度為80μm。
然后，絕緣體24安裝在電極組件21上，以防止電池外殼21與正極引線22或負極引線23之間的短路。矩形封口板25安裝在電池外殼20的開口頂部。封口板25在其中心具有負極端子27，在負極端子27周圍配置有絕緣密封墊圈25。負極引線23與負極端子27相連接，正極引線22同封口板25的底面相連接。電池外殼20的開口頂部通過激光焊接開口邊緣和封口板25使其密封。然后，將2.5g的非水電解液通過封口板25上的注射孔注入到電池外殼20中，最后，通過焊接技術將注射孔用封口塞封好。最終得到的棱柱形鋰二次電池，其高度為50mm，寬度為34mm，內部空間厚度大約為5.2mm，其設計功率為850mAh。
(電池編號2～6)棱柱形鋰二次電池2，3，4，5，6以如電池1相同的方法制備，所不同的是電池外殼側壁主平面部分的厚度分別改變?yōu)?60μm，300μm，600μm，1000μm和1500μm。
(電池編號7～12)棱柱形鋰二次電池7，8，9，10，11，12分別以如電池1，2，3，4，5，6相同的方法制備，所不同的是多孔耐熱層的厚度均改為1μm。
(電池編號13～18)棱柱形鋰二次電池13，14，15，16，17，18分別以如電池1，2，3，4，5，6相同的方法制備，所不同的是多孔耐熱層的厚度均改為2μm。
(電池編號19～24)棱柱形鋰二次電池19，20，21，22，23，24分別以如電池1，2，3，4，5，6相同的方法制備，所不同的是多孔耐熱層的厚度均改為3μm。
(電池編號25～32)(i)電池25，26，27，29，30，32棱柱形鋰二次電池25，26，27，29，30，32分別以如電池1，2，3，4，5，6相同的方法制備，所不同的是多孔耐熱層的厚度均改為4μm。
(ii)電池28棱柱形鋰二次電池28以如電池1相同的方法制備，所不同的是電池側壁主平面部分的厚度改變?yōu)?00μm，且多孔耐熱層的厚度改為4μm。
(iii)電池31棱柱形鋰二次電池31以如電池1相同的方法制備，所不同的是電池側壁主平面部分的厚度改變?yōu)?200μm，且多孔耐熱層的厚度改為4μm。
(電池編號33～40)棱柱形鋰二次電池33，34，35，36，37，38，39，40分別以如電池25，26，27，28，29，30，31，32相同的方法制備，所不同的是多孔耐熱層的厚度均改變?yōu)?μm。
(電池編號41～48)棱柱形鋰二次電池41，42，43，44，45，46，47，48分別以如電池25，26，27，28，29，30，31，32相同的方法制備，所不同的是多孔耐熱層的厚度均改變?yōu)?0μm。
(電池編號49～54)棱柱形鋰二次電池49，50，51，52，53，54分別以如電池1，2，3，4，5，6相同的方法制備，所不同的是多孔耐熱層的厚度均改為20μm。
在電池2～50中，多孔耐熱層的孔隙率在46～49％的范圍內。
所有的電池預先充電、放電兩次，然后于45℃環(huán)境中存放7天，再以如下方式進行電池性能評價。表1顯示了多孔耐熱層厚度A，電池側壁主平面部分厚度B，以及相關的評價結果。
(釘穿刺測試)所有電池以850mA的充電電流充電到4.35或4.45V的截至電壓。釘穿刺測試是在20℃環(huán)境下，使用直徑為2.7mm的圓鐵釘以5mm/sec的速率刺穿入每個經(jīng)充電電池的側壁，并用配置在電池側壁的熱電偶測量電池的溫度。在電池被刺穿后的90秒后記錄電池的溫度。(循環(huán)壽命測試)該測試是在20℃環(huán)境下，采用以下條件1和條件2分別充電和放電500次，測得循環(huán)500次的放電功率相對于初始放電功率的百分率(功率保持率)。
(1)條件1恒流充電充電電流850mA/充電終止電壓4.2V恒壓充電充電電壓4.2V/充電終止電流100mA恒流放電放電電流850mA/放電終止電壓3V(2)條件2恒流充電充電電流850mA/充電終止電壓4.2V恒壓充電充電電壓4.2V/充電終止電流100mA恒流放電放電電流1700mA/放電終止電壓3V
表1


在電池3～6、10～12、17、18、24和30中，當A/B(多孔耐熱層的厚度A(μm)與電池外殼側壁主平面部分的厚度B(μm)之比值)小于0.003時，電池的循環(huán)壽命特性相當?shù)汀＿@是由于多孔耐熱層的厚度A與電池外殼側壁主平面部分的厚度B相比太小造成的，當多孔耐熱層的厚度A太小時，該耐熱層只能容納少量的電解液，且電解液在電池外殼側壁主平面部分壓力的作用下可能被擠出，其結果是造成電極組件中的電解液不足。
另一方面，在電池33、41、42、49、50和51中，由于A/B比值大于0.05，釘穿刺測試表明電池過熱非常顯著。釘穿刺測試后拆開電池發(fā)現(xiàn)，多孔耐熱層不僅在釘穿刺位置而且在許多其他位置都被分離了，這是由于多孔耐熱層的厚度相對于電池外殼的厚度過大造成的。當多孔耐熱層的厚度A過大時，該耐熱層會變脆，因而電池在高速充電時電極組件的變形會導致耐熱層的損壞。該多孔耐熱層遭損壞的另一個可能原因是由于電池外殼側壁厚度B過薄，它對電極組件的作用力顯得不足。
就電池1～12而言，當電池在苛刻的充電/放電條件(2)下于1700mA放電時，不管其電池外殼側壁主平面部分的厚度如何，其循環(huán)壽命特性相當?shù)?。該結果表明當多孔耐熱層的厚度A為1μm或更小時，由于太薄而使本發(fā)明的效果下降。另外需要注意的是在條件(1)下，即使當多孔耐熱層的厚度A為1μm或更小時，其結果也比較好。
對電池49～50而言，當電池在條件(2)下，不管其電池外殼側壁主平面部分的厚度如何，其循環(huán)壽命特性相當?shù)停敶┐虦y試表明在充電到4.45V時電池過熱現(xiàn)象特別顯著。該結果表明當多孔耐熱層的厚度A為20μm或更大時，由于太厚而使本發(fā)明的效果下降。
總的來看，當電池外殼側壁主平面部分的厚度B過大(如＞1000μm)時，條件(2)下其循環(huán)壽命特性相當?shù)?，當當電池外殼側壁主平面部分的厚度B過小(如＜80μm)時，釘穿刺測試表明在充電到4.45V時電池過熱現(xiàn)象特別顯著。
工業(yè)應用性本發(fā)明的棱柱形鋰二次電子具有優(yōu)異的抗短路性、安全性好、以及優(yōu)異的高速放電特性。因此，它可用作為便攜式器件(如個人數(shù)字助理和便攜式電子器件)的電源。另外，它還可用作為小型功率存儲設備(如家用設備，二輪摩托車，電動車和混合型電動車)的電源，其應用并無特別限定。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種棱柱形鋰二次電池，其包括包含底部、側壁和開口頂部的棱柱形電池外殼；電極組件；非水電解液；以及覆蓋所述電池外殼的開口頂部的封口板，所述電池外殼內容納有所述電極組件和所述非水電解液，其中，所述電極組件包括正極；負極；置于正極和負極之間的多孔耐熱層和隔膜，所述棱柱形電池外殼的側壁具有兩塊相互對置的呈矩形的主平面部分，以及所述多孔耐熱層的厚度A與所述每個主平面部分的厚度B滿足如下關系0.003≤A/B≤0.05。
2.如權利要求1所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述多孔耐熱層的厚度A優(yōu)選2～10μm，每個所述主平面部分的厚度B優(yōu)選160～1000μm，且0.005≤A/B≤0.03。
3.如權利要求1所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述正極為帶狀結構的正極，包含正極核心部件和置于正極核心部件每一側面上的正極活性材料層，所述負極為帶狀結構的負極，包含負極核心部件和置于正極核心部件每一側面上的負極活性材料層，所述帶狀正極和所述帶狀負極與置于正負極之間的所述多孔耐熱層和所述隔膜相互纏繞在一起，以及所述多孔耐熱層置于兩個活性材料層中的至少一個的表面上，所述活性材料層形成在正極和負極中至少一個的核心部件的兩個側面上。
4.如權利要求1所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述多孔耐熱層包含絕緣填料。
5.如權利要求4所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述絕緣填料包含無機氧化物。
6.如權利要求1所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述電池外殼含有鋁。
權利要求
1.一種棱柱形鋰二次電池，其包括包含底部、側壁和開口頂部的棱柱形電池外殼；電極組件；非水電解液；以及覆蓋所述電池外殼的開口頂部的封口板，所述電池外殼內容納有所述電極組件和所述非水電解液，其中，所述電極組件包括正極；負極；置于正極和負極之間的多孔耐熱層和隔膜，所述棱柱形電池外殼的側壁具有兩塊相互對置的呈矩形的主平面部分，以及所述多孔耐熱層的厚度A與所述每個主平面部分的厚度B滿足如下關系0.003≤A/B≤0.05。
2.如權利要求1所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述多孔耐熱層的厚度A優(yōu)選2～10μm，每個所述主平面部分的厚度B優(yōu)選160～1000μm，且0.005≤A/B≤0.03。
3.如權利要求1所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述正極為帶狀結構的正極，包含正極核心部件和置于正極核心部件每一側面上的正極活性材料層，所述負極為帶狀結構的負極，包含負極核心部件和置于正極核心部件每一側面上的負極活性材料層，所述帶狀正極和所述帶狀負極與置于正負極之間的所述多孔耐熱層和所述隔膜相互纏繞在一起，以及所述多孔耐熱層置于兩個活性材料層中的至少一個的表面上，所述活性材料層形成在正極和負極中至少一個的核心部件的兩個側面上。
4.如權利要求1所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述多孔耐熱層包含絕緣填料。
5.如權利要求4所述的棱柱形鋰二次電池，其特征在于，所述絕緣填料包含無機氧化物。
全文摘要
棱柱形鋰二次電池，其包括包含底部、側壁和開口頂部的棱柱形電池外殼；電極組件；非水電解液；以及覆蓋電池外殼的開口頂部的封口板，電池外殼內容納有電極組件和非水電解液。棱柱形電池外殼的側壁具有兩塊相互對置的呈矩形的主平面部分，電極組件包括正極、負極、置于正負極之間的多孔耐熱層和隔膜。電池外殼的側壁具有兩塊相互對置的呈矩形的主平面部分，以及多孔耐熱層的厚度A和每個側壁主平面部分的厚度B滿足如下關系0.003≤A/B≤0.05。
文檔編號H01M2/16GK101019268SQ200680000768
公開日2007年8月15日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權日2005年4月15日
發(fā)明者藤川萬郷, 鈴木剛平, 井上薰, 島田干也 申請人:松下電器產業(yè)株式會社