[发明专利]扁平形非水电解质二次电池

说明书

本发明涉及扁平形非水电解质二次电池，尤其涉及提高了重负载放电特性的扁平形非水电解质二次电池。

近几年，下述硬币形和钮扣形等扁平形非水电解质二次电池已商品化，其正极作用物质采用MnO₂或V₂O₅等金属氧化物、或者氟化石墨等无机化合物、或者聚苯胺和多并苯(ポリァセン)结构体等有机化合物；负极采用金属锂、或锂合金或多并苯结构体等有机化合物、或能吸收·放出锂的碳质材料、或钛酸锂和含锂硅氧化物这样的氧化物；另外电解质采用碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、甲基乙基碳酸酯、二甲氧基乙烷、γ丁内酯等非水溶剂中溶解了LiCIO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(C₂F₅SO₂)₂等支持盐而形成的非电解质。这种电池适用于放电电流为数μA～数十μA的轻负载放电的SRAM或RTC的备用电源以及不需要更换电池的手表的主电源。

这些硬币形和钮扣形等扁平形非水电解质二次电池，一般具有图4所示的结构。也就是说，其封口结构是：兼用作负极端子的金属制负极外壳5、和兼用作正极端子的金属制正极外壳1。通过使绝缘垫圈6介于中间而嵌合在一起，并且正极外壳1通过铆接加工而被铆接。其内部结构是：直径比绝缘垫圈6的开口径小一圈儿的园板状正极12和负极14各一块面对面地分别布置在浸清了非水电解质的单层或多层隔片13的两侧。

上述硬币形和钮扣形等扁平形非水电解质二次电池，其优点是：制造简单，便于大批生产，长期可靠性和稳定性良好。并且，因制造简单，所以这些电池的最大特点是能实现小型化。

另一方面，以移动电话和PDA等小型信息终端为中心，应用设备的小型化正在加速发展，作为主电源的二次电池也必须争取小型化。过去，这些电源使用了正极作用物质为钴酸锂等含锂氧化物，负极为碳质材料的园筒形或矩形锂离子二次电池、以及正极作用物质为碱式氢氧化镍、负极作用物质为氢吸收合金的镍氢二次电池等园筒形和矩形碱性二次电池。这些电池是把作用物质层涂敷或充填到由金属箔或金属网构成的集电体上，形成电极，然后把接头端子焊接到电极中心部(园心部)上，对其进行卷绕或叠层，制成电极组，再对从电极组中心部引出的接头端子进行复杂的弯曲加工，焊接到安装零件，封口销、电池外壳等上，制成电池。但是，这些电池由于是按照复杂的制造工序进行制造的，所以，工艺性差，零件也难于小型化。并且，为防止接头端子短路，必须在电池内设置空间，或者把安全零件等许多零件安装到电池内，因此，目前电池的小型化已基本上达到了最高极限。

因此，本发明人在对电池进行小型化时不是对园筒形和矩形锂离子二次电池和镍氢二次电池进行小型化，而是试图提高上述扁平形非水电解质二次电池的输出。也就是说，本发明人对正极作用物质采用大容量高电位的钴酸锂；对负极作用物质采用大容量电压平稳性良好的石墨化碳质材料，按照过去的扁平形非水电解质二次电池的制法和结构，把正极和负极成形加工成比密封垫圈小一圈的压片状，制作电池。

然而，该电池的特性虽然优于过去的扁平形非水电解质二次电池，但是，按照小型便携机的主电源所要求的大电流进行放电时，特性不够好，作为小型便携机的主电源怎么也达不到需要的特性水平。所以，必须开发一种技术，以便把小型的扁平形非水电解质二次电池的重负载放电特性提高到前所未有的水平。

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种重负载放电特性特别优良的扁平形非水电解质二次电池。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种扁平形非水电解质二次电池，其兼用作负极端子的金属制负极外壳和兼用作正极端子的金属制正极外壳通过绝缘垫圈而进行嵌合，还具有这样一种封口结构，即上述正极外壳或负极外壳通过铆接加工而被铆接在一起，其内部至少具有包括正极、隔片和负极在内的发电元件和非水电解质，其特征在于：正极和负极通过隔片而对置的电极单元，有许多个叠合在一起形成电极组，该电极组的正负极对置面积的总和大于上述绝缘垫圈的开口面积。

所述的扁平形非水电解质二次电池，其特征在于：电极单元至少进行3个叠层以形成电极组。