电化学装置以及电化学装置的制造方法_3

文档序号:9434755阅读:来源:国知局
卷绕体100的层叠体10的卷绕 方向外侧端部l〇e处,完全满足以下的(a)~(c)。
[0096] (a)第一隔离物8以及第二隔离物9与负极(第二电极)4相比,更加向卷绕方向 外侧(图2的左侧)突出。
[0097] (b)正极(第一电极)6与第一隔离物8以及第二隔离物9相比,更加向卷绕方向 外侧突出。
[0098] (c)第一隔离物8的卷绕方向外侧端部8e在超出负极(第二电极)4的部分向卷 绕中心P侧倾斜,并与第二隔离物9的上表面相接触,而且,正极(第一电极)6的卷绕方向 外侧端部6e在超出负极(第二电极)4的部分向卷绕中心p侧倾斜,并与第二隔离物9相 接触,并且与内周侧的正极(第一电极)6i相接触。
[0099] 在此,所谓卷绕方向外侧,是指沿着进行卷绕的层叠体10的漩涡的方向,并且是 指从层叠体10的端部l〇e离开的方向。正极6的端部6e优选沿着第一隔离物8的端部8e 进行弯曲。
[0100] 在层叠体10的卷绕方向外侧端部l〇e中,各个突出长度并没有特别的限定,例如, 相对于负极(第二电极)4,可以使第一隔离物8突出大约2~4mm,可以使第二隔离物9突 出约4~8mm,并且可以使正极(第一电极)6突出约5~10mm。突出长度例如只要沿着内 周侧的正极6i的表面进行测量即可。
[0101] 将向层叠体10的卷绕方向外侧延伸的正极6的外侧端部6e,以推向卷绕体100的 内周侧的方式,用粘结胶带33固定于卷绕体100的外周面,从而卷绕构造被固定住。粘结 胶带33的厚度为30 ym左右。
[0102] 根据本实施方式,可以由第一隔离物8以及第二隔离物9,将最外周的正极(第一 电极)6的端部6e与内周侧的正极(第一电极)6i之间所产生的间隙恰当地填塞。由此, 即使是在使用时在电化学装置内产生气体的情况下,也能够减小形成于卷绕体1〇〇的端部 l〇e内的气泡的尺寸,所以能够抑制由于正极6等的顶起而引起的粘结胶带33的剥离、正极 6以及负极4与隔离物8, 9之间的间隙的形成、偏位等。由此,就能够抑制伴随于使用的容 量和阻抗的劣化。
[0103] 为了制作像这样的电化学装置,可以以使预先卷好的端部10e的位置满足上述那 样的条件的方式,确定层叠体10的4层的每一层的长度,另外,也可以在卷绕之后通过切割 各层端部的长度来规定突出长度。
[0104](第二实施方式)
[0105] 接着,根据图3来就第1发明的第二实施方式所涉及的电化学装置的一个例子作 如下说明。本实施方式所涉及的电化学装置与第一实施方式不相同的地方只是层叠体10 的卷绕方向外侧端部l〇e中的构造,所以只是就此作如下说明。
[0106] 在本实施方式中,第一隔离物8的卷绕方向外侧端部8e在超出负极(第二电极)4 的部分向卷绕中心P侧倾斜,并且其下表面与第二隔离物9相接触,并且前端部与内周侧 的正极6i相接触,而且,正极(第一电极)6的卷绕方向外侧端部6e在超出负极(第二电 极)4的部分向卷绕中心p侧倾斜,并与内周侧的正极6i相接触。正极6的端部6e优选沿 着第一隔离物8的端部8e进行弯曲。
[0107]由此,与现有的相比较,也能够抑制在最外周的正极(第一电极)6的端部6e与内 周侧的正极(第一电极)6i之间所产生的间隙的形成。
[0108] 以上就第1发明的优选的一个实施方式作了详细的说明,但是本发明并不限定于 上述实施方式。
[0109] 例如,在上述实施方式的说明中,就卷绕型电化学装置为锂离子二次电池的情况 作了说明,但是本发明的卷绕型电化学装置并不限定于锂离子二次电池,也可以是金属 锂二次电池等锂离子二次电池以外的二次电池、锂电容器、或者双电层电容器(Electric Double Layer Capacitor)、电解电容器等。还有,如果是锂离子二次电池以外的电化学装 置的情况,则作为电极活性物质,使用适合于各个电化学装置的电极活性物质即可。
[0110] 例如,在电化学装置为双电层电容器的情况下,作为包含于阴极活性物质含有层 以及阳极活性物质含有层中的活性物质,例如可以使用乙炔黑、石墨(graphite)、石墨(黒 鉛)、活性碳等。另外,作为电解液,例如可以使用将四乙基四氟硼酸铵(TEA-BF4)那样的季 铵盐溶解于碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙烯酯(DEC)、乙腈等有机溶剂而成的电解液。
[0111] 另外,例如,在电解电容器的情况下,作为电极,例如可以使用具有阳极氧化膜的 铝箱、没有阳极氧化膜的铝箱;作为电解液也可以使用公知的电解液。
[0112] 因为在这些锂离子二次电池以外的卷绕型电化学装置中,也会随着使用而引起起 因于电解液等的气体的产生,所以会产生同样的效果。
[0113] 另外,在上述电化学装置的制造方法中,即使交换正极6和负极4的情况下也能够 取得本发明的效果。
[0114] 另外,在以上所述内容中,是扁平的卷绕型电化学装置,但是即使是圆形或椭圆形 的卷绕型电化学装置也能够实施。
[0115](实施例A)
[0116](实施例 A1:EDLC)
[0117] 制作第1发明的第一实施方式(图2)所涉及的双电层电容器(EDLC)。作为集电 体是使用厚度为20 y m的铝箱,作为活性物质是使用厚度为18 y m的活性碳含有层,作为隔 离物是使用厚度为30 ym的纤维素薄片,作为电解液是使用TEA-BF4-PC。在卷绕方向外侧 端部10e,相对于负极(第二电极)4,使第一隔离物8突出大约3mm,使第二隔离物9突出大 约6mm,使正极(第一电极)6突出大约9mm。电极的宽度设定为12. 5mm,卷绕圈数为6圈。
[0118](实施例 A2:EDLC)
[0119] 除了将卷绕方向外侧端部的构造制成第二实施方式(图3)的构造之外,其余均与 实施例A1相同。具体是,在卷绕方向外侧端部,相对于负极(第二电极)4,使第一隔离物8 突出大约6mm,使第二隔离物9突出大约3mm,使正极(第一电极)6突出大约9mm〇
[0120] (实施例 A3: LIB)
[0121] 作为正极6,将作为活性物质层的100 ym的锰酸锂层设置于厚度为20 ym的集电 体上,并且使用LiPFj^ PC溶液作为电解液,除此之外,其余均以与实施例A1相同的方法 制作第一实施方式所涉及的锂离子二次电池(LIB)。
[0122] (实施例 A4:LIB)
[0123] 作为正极6,将作为活性物质层的100 y m的锰酸锂层设置于厚度为20 y m的集电 体上,并且使用LiPFj^ PC溶液作为电解液,除此之外,其余均以与实施例A2相同的方法 制作第二实施方式所涉及的锂离子二次电池。
[0124](比较例 A1:EDLC)
[0125] 除了将卷绕方向外侧端部的构造制成图4的构造之外,其余均与实施例A1相同。 具体是,在卷绕方向外侧端部,相对于负极(第二电极)4,使第一隔离物8突出大约3mm,使 第二隔离物9突出大约3mm,使正极(第一电极)6突出大约9mm〇
[0126](比较例 A2: LIB)
[0127] 除了将卷绕方向外侧端部的构造制成图4的构造之外,其余均与实施例A3相同。 具体是,在卷绕方向外侧端部,相对于负极(第二电极)4,使第一隔离物8突出大约3mm,使 第二隔离物9突出大约3mm,使正极(第一电极)6突出大约9mm〇
[0128](评价)
[0129] 关于EDLC,测定重复20000次充电以及放电后的容量维持率、以及阻抗上升率,上 述充电是以500mA进行恒电流-恒电压充电直至2. 5V,上述放电是以500mA进行恒电流-恒 电压放电直至1. 5V。
[0130] 关于LIB,测定重复500次充电以及放电后的容量维持率、以及阻抗上升率,上述 充电是以500mA进行恒电流-恒电压充电直至4. 2V,上述放电是以500mA进行恒电流-恒 电压放电直至3. 2V。结果表示于表1中。
[0131][表 1]
[0132]
[0133] (第2发明)
[0134] (卷绕型锂离子二次电池)
[0135] 接着,参照图5,就作为在第2发明的实施方式中制作的卷绕型电化学装置的一个 例子的卷绕型锂离子二次电池作如下说明。如图5所示,卷绕型锂离子二次电池210具备 大致椭圆形的卷绕体200和容纳该卷绕体200的容器205,卷绕体200由带状的正极204和 带状的负极206以夹持带状的隔离物208的方式进行卷绕而成。在卷绕体200的正极204 以及负极206上分别连接有导线222,并且虽然省略了图示,但突出于容器205的外面。
[0136] 正极204具有带状的正极用集电体204a、以及、覆盖正极用集电体204a的两面的 正极用活性物质层204b。负极206具有带状的负极用集电体206a、以及、覆盖负极用集电 体206a的两面的负极用活性物质层206b。
[0137] 在正极用集电体204a的两面上的正极用活性物质层204b的覆盖率、以及、在负极 用集电体206a的两面上的负极用活性物质层206b的覆盖率,分别越高越好。各个覆盖率 越高,则锂离子二次电池210的容量变得越大。在本实施方式中,除去设置分别与正极204 以及负极206相连接的导线222的部分,正极用活性物质层204b覆盖正极用集电体204a 的整个两面,负极用活性物质层206b覆盖负极用集电体206a的整个两面。
[0138] 在卷绕体200中,一层的正极204的两面经隔离物208分别与负极206相邻接,除 了最外周部,一层的负极206的两面经隔离物分别与正极204相邻接。特别是,负极206的 中心侧端部206d被夹持于位于卷绕体200中心侧的正极204所形成的U字形部204u中, 正极204的中心侧端部204d被夹持于位于卷绕体200中心侧的负极206所形成的U字形 部206u中,正极204和负极206在中心侧是在对称的位置上进行配置的。即,一层的正极 204的中心侧端部204d的两面分别经隔离物208而与负极206相邻接,一层的负极206的 中心侧端部206d的两面分别经隔离物而与正极204相邻接。
[0139] 在本实施方式中,在卷绕体200的中心侧,正极204的两面分别与负极206相对, 并且负极206的两面分别与正极204相对,正极204和负积206不相对的部分没有被形成 于卷绕体200的中心侧。另外,除了导线的连接位置之外,相对的正极以及负极的任何一个 都没有形成缺乏活性物质的部分。因此,在本实施方式中,与现有的电池相比较,能够提高 锂离子二次电池210的容量。
[0140] 在被配置于卷绕体200外周侧的正极204的外侧端部204c以及负极206的外侧 端部206c当中,被配置于最外周侧的负极206的外侧端部206c与被配置于内周侧的正极 204的外侧端部204c相比,
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