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【专利说明】二次电池
[0001]本申请是申请号为201180066156.4、发明名称为“ 二次电池和电极片的切断装置”、申请日为2011年I月28日、进入中国国家阶段日期为2013年7月26日的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及二次电池、和电极片的切断(切割)装置。
[0003]在此，本说明书中，所谓「二次电池」是指所有的能够反复充电的蓄电装置，是包括锂离子二次电池(lithium-1on secondary battery)、镲氢电池、镲镉电池等的所谓的蓄电池和双电层电容器等的蓄电元件的用语。
[0004]另外，本说明书中，所谓「锂离子二次电池」，是指利用锂离子作为电解质离子，通过在正负极间的与锂离子相伴的电荷的移动来实现充放电的二次电池。一般被称为「锂二次电池」的电池包含于本说明书中的锂离子二次电池中。
【背景技术】
[0005]关于这样的二次电池，例如，专利文献I公开了具备在从正极和负极中选择的至少I个电极的表面粘接的多孔质电子绝缘层的二次电池。在此，多孔质电子绝缘层，含有微粒填料和树脂粘结剂，微粒填料是包含多个一次粒子连结固着而成的不定形粒子的粒子。在此，微粒填料可例举氧化钛(Titania)、氧化销(Alumina)、氧化错(Zirconia)、氧化鹤。
[0006]另外，专利文献2公开了在正极和/或负极的表面具有用于将正极和负极隔离的多孔性隔离件的非水电解质二次电池。在此，隔离件含有交联树脂，具有充分的强度和对非水电解液的抗性。作为交联树脂，可例举从聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、共聚聚烯烃、聚烯烃衍生物(聚氯乙烯等)、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸树脂[聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯等的聚(甲基)丙烯酸烷基酯及其衍生物]、聚亚烷基氧化物[聚环氧乙烷(PEO)等]、氟树脂[聚偏二氟乙烯(PVDF)等]、和它们的衍生物中选择的至少I种树脂、尿素树脂、聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等的交联物。
[0007]另外，专利文献2中记载了:隔离件，为了提高其强度，也可以含有各种无机微粒。作为无机微粒，只要是电化学稳定并具有电绝缘性的无机微粒就没有特别限制，可例举氧化铁、S12 (二氧化硅)、Al2O3 (氧化铝)、Ti02、BaTi03等氧化物粉末；氮化铝、氮化硅等氮化物粉末；硅、金刚石等共价结晶粉末；硫酸钡、氟化钙、氟化钡等的难溶性离子结晶粉末；蒙脱石(Montmorillonite);等等。
[0008]另外，专利文献2中公开了:为了使电池具有关闭(shutdown)特性，使隔离件含有聚烯烃微粒等的、在80?150°C熔融的微粒。另外，作为构成这样的微粒的树脂，可列举例如PE、共聚聚烯烃、聚烯烃衍生物(聚氯乙烯等)、聚烯烃蜡、石油蜡、巴西棕榈蜡等的微粒。另外，作为共聚聚烯烃，可例示乙烯-乙烯基单体共聚物，更具体地例示出乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸共聚物(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物等)等。
[0009]另外，专利文献3中公开了:将电极活性物质与粘合剂混合，调制电极形成用涂敷液，将该涂敷液涂敷于集电体后，使涂敷液干燥，形成在集电体上形成了含活性物质层的片状电极。另外公开了:片状电极其后被轧制，并被切断为规定的尺寸。专利文献3中提出了一种切条机(Slitter)装置，其在切断片状电极时，能够充分抑制集电体的切割肩熔合于上刃侧面，并且充分抑制集电体的切断面产生飞边。
[0010]在先技术文献
[0011]专利文献1:国际公开第05/078828号
[0012]专利文献2:日本国专利申请公开2010-170770号公报
[0013]专利文献3:日本国专利申请公开2006-7404号公报
【发明内容】
[0014]本发明人考虑到:作为绝缘层，例如将聚乙烯之类的具有绝缘性的树脂粒子层叠于正极和/或负极的活性物质层。而且考虑到:将形成有该活性物质层和绝缘层的集电箔切断为规定的尺寸，得到在活性物质层上层叠了绝缘层的电极。考虑到:该绝缘层，例如将树脂粒子彼此采用粘合剂接合。
[0015]此外考虑到:在制造工序中，准备宽度大的集电体的母板，依次形成活性物质层、绝缘层，其后，切断为规定尺寸。此时，若该绝缘层原样地被切断，则可以认为树脂粒子彼此的接合被分开，会引起部分性地剥离的情况。
[0016]另外，不仅制造阶段，若在电极片的边缘，层叠树脂粒子的绝缘层的边缘露出，则绝缘层容易从该绝缘层的边缘剥离，会成为在二次电池内产生异物的主要因素。
[0017]本发明的一个方式涉及的二次电池，具备:正极集电体；正极活性物质层，其被保持在正极集电体上，至少含有正极活性物质；负极集电体，其被配置为与正极集电体相对；和负极活性物质层，其被保持在负极集电体上，至少含有负极活性物质。该二次电池还具备多孔质的绝缘层，所述多孔质的绝缘层是以覆盖正极活性物质层或负极活性物质层的至少一方的方式层叠具有绝缘性的树脂粒子而成的层。而且在该绝缘层的边缘，形成有树脂粒子熔融而成的熔融部。
[0018]根据该二次电池，在绝缘层的边缘形成有树脂粒子熔融而成的熔融部，因此绝缘层的边缘牢固。因此，树脂粒子的脱落被抑制为较少，该绝缘层难以剥离。绝缘层的边缘可以具有切断痕。另外，绝缘层也可以层叠于负极活性物质层上。若绝缘层覆盖正极活性物质层，则会阻碍参与电池的反应的电解质从正极活性物质层。因此，优选绝缘层层叠于负极活性物质层上。
[0019]例如，绝缘层可以含有具有绝缘性的无机填料和/或橡胶粒子。另外，例如，也可以负极活性物质层的宽度比正极活性物质层宽，并且，与正极活性物质层相对地配置，绝缘层层叠在与正极活性物质层相对的一侧的、负极活性物质层上。该情况下，由于负极活性物质层的宽度比正极活性物质层宽，因此即使使层叠于负极活性物质层的绝缘层的边缘熔融，负极活性物质层也能与正极活性物质层相对，因此不会损害正极活性物质层的功能。
[0020]另外，本发明涉及的二次电池的制造方法中，包括:准备电极片的工序；使绝缘层熔融的熔融工序；和将电极片切断的切断工序。详细地讲，在准备电极片的工序中，准备下述电极片，所述电极片具备:集电体、形成于集电体的表面并含有电极活性物质的活性物质层、和以覆盖该活性物质层的方式层叠具有绝缘性的树脂粒子而成的多孔质的绝缘层。接着，在熔融工序中，沿着预定的线熔融绝缘层。而且，在切断工序中，沿着通过熔融工序使绝缘层熔融而成的线切断电极片。根据该二次电池的制造方法，在将电极片切断之前，在待切断的部分，绝缘层熔融了。因此，在切断工序中，绝缘层难以部分性地剥离。
[0021 ] 在该二次电池的制造方法中，例如，在熔融工序中，优选通过对绝缘层照射激光来使绝缘层熔融。绝缘层熔融了的部分，例如电解液能通过的空隙少。因此，可以认为该部分会阻碍应实质地参与电池的反应的活性物质层的作用。与此相对，在熔融工序中，通过照射激光使绝缘层熔融，能够将使绝缘层熔融的宽度更适当地控制得较细。因此，能够减小活性物质层的作用被阻碍的程度。另外，作为激光优选的一个方式是例如CO2激光。CO2激光具有树脂(例如聚乙烯)容易吸收能量的波长(大约10.6 μπι)。因此，0)2激光适合于使树脂粒子熔融，能够使树脂粒子高效率地熔融。另外，在熔融工序与切断工序之间，也可以具有冷却电极片的冷却工序。由此，能够使在熔融工序中熔融了的树脂在切断工序之前更切实地固化。由此，能够缩短熔融工序与切断工序之间的生产节拍(takt time)。
[0022]另外，电极片的切断装置，具备:加热器，其被配置为沿着预定的线加热电极片；和刀具，其被配置为将由加热器加热了的电极片沿着线切断。该情况下，例如，在对在集电体上形成有活性物质层、在该活性物质层上形成有层叠树脂粒子而成的绝缘层的电极片进行切断的情况下，能够将绝缘层熔融后进行切断。
[0023]另外，该情况下，加热器优选是例如对电极片照射激光的激光装置。进而，优选激光是例如CO2激光。另外，电极片的切断装置也可以具备运送装置，所述运送装置沿着预定的运送路径运送电极片。该情况下，优选在加热器和刀具沿着运送路径被固定地配置的情况下，具备相对于加热器和刀具调整电极片位置的位置调整机构。
[0024]另外，也可以:电极片是带状的片，运送装置是沿着运送路径连续地运送该电极片的装置。该情况下，优选:运送装置具备多个支持并且运送电极片的引导辊。而且，优选:在从电极片被该引导辊支持的部位向运送方向下游侧偏移了的位置上配置有加热器，使得电极片被加热。由此，能够防止熔融树脂向引导辊附着。该情况下，加热器从电极片被引导辊支持的部位向运送方向下游侧偏移Imm以上1mm以下的范围。
[0025]另外，也可以具备在由加热器加热后、由刀具切断前冷却所述电极片的冷却装置。由此能够缩短生产节拍。该情况下，冷却装置可以是向电极片喷吹空气的送风机。另外，冷却装置也可以具备被推压触碰到电极片的金属辊、和将该金属辊冷却的冷却部。
【附图说明】
[0026]图1是表示锂离子二次电池的结构的一例的图。
[0027]图2是表示锂离子二次电池的卷绕电极体的图。
[0028]图3是表示图2中的II1-1II截面的截面图。
[0029]图4是模式地表示锂离子二次电池的充电时的状态的图。
[0030]图5是模式地表示锂离子二次电池的放电时的状态的图。
[0031]图6是表示在本发明的一实施方式涉及的二次电池中，在集电体上形成了活性物质层和绝缘层的状态的平面图。
[0032]图7是本发明的一实施方式涉及的二次电池中的负极片的截面图。
[0033]图8是表示本发明的一实施方式涉及的二次电池的制造方法中的熔融工序和切断工序的平面图。
[0034]图9是表示本发明的一实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
[0035]图10是表示本发明的另外的实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
[0036]图11是表示本发明的另外的实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
[0037]图12是表示本发明的另外的实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
[0038]图13是表示本发明的一实施方式涉及的电极片的截面的模式图。
[0039]图14是表示本发明的一实施方式涉及的电极片的截面的模式图。
[0040]图15是本发明的一实施方式涉及的电极片的平面图。
[0041]图16是表示图15的A-A截面的截面图。
[0042]图17是本发明的另外的实施方式涉及的电极片的平面图。
[0043]图18是表示图17的A-A截面的截面图。
[0044]图19是表示被切取图17所示的电极片的母板的图。
[0045]图20是表示本发明的一实施方式涉及的电极片的切断装置的构成例的侧面图。
[0046]图21是表示本发明的另外的实施方式涉及的二次电池的制造方法中的冷却工序的平面图。
[0047]图22是表示本发明的另外的实施方式涉及的二次电池的制造方法中的冷却工序的平面图。
[0048]图23是表示搭载有锂离子二次电池的车辆的图。
【具体实施方式】
[0049]以下，基于【附图说明】本发明的一实施方式涉及的二次电池和二次电池的制造方法。再者，起到相同作用的部件、部位适当地附带了相同的附图标记。另外，各图为模式地绘制，不一定反映实物。
[0050]《锂离子二次电池100的结构》
[0051]图1表示作为本发明的一实施方式涉及的二次电池的锂离子二次电池100。锂离子二次电池100，如图1所示，具备卷绕电极体200、电池壳体300和电解液(省略图示)。另外，图2是表示卷绕电极体200的图。图3表示图2中的II1-1II截面。在该实施方式中，卷绕电极体200中，如图2所示，带状的正极片220和带状的负极片240