[发明专利]非水电解质二次电池及其制造方法

说明书

本发明是关于具有介入隔膜将能够吸收、放出锂离子的正极和负极卷绕成扁平螺旋状的电极体的同时，该电极体容纳在由电池内压稍微的上升而发生变形的外包装体内，而且在上述正极和上述隔膜之间存在包含非水电解液的凝胶状聚合物，利用该凝胶状聚合物粘结正极和隔膜的结构的非水电解质二次电池及其制造方法。

以往，作为非水电解质电池的外包装体，全都使用由不锈钢等金属构成的外装体。然而，使用这样的外装体的电池，不得不使金属制的外装体变厚，而且伴随外装体的变厚，电池质量增大。其结果，具有在电池的薄型化变得困难的同时，电池的质量能量密度变小的问题。

因此，本发明人过去提出了，将通过粘结剂层在铝等构成的金属层的两面形成树脂层的铝叠片材制成袋状，而构成叠片外装体，将电极体容纳在该叠片外装体的容纳空间的薄型电池。如果是这样的结构的电池，就能够飞跃地达到电池的小型化，而且具有电池的质量能量密度变大的优点。

但是，使用上述叠片外装体的电池，与使用金属制的外装体的电池相比，外装体是柔软的，因而在过充电的情况下，有以下所示的不合适情况。即，如果使该电池过充电至电池容量的约200％左右，在正极上就开始电解液或凝胶状聚合物的氧化分解，而产生气体，电池的温度开始上升。于是，由于产生气体，发生正极和隔膜的粘结部的剥离，过电压上升(即，有效电极面积减少)，每单位面积的充电速率上升，结果隔膜部分地发生断路。在发生这样现象的状态下，如果再继续充电，有效电极面积就更加减少，导致电流在极板上进一步集中，因此局部地发生异常量的热。其结果，隔膜发生熔融，在电池内发生短路，因而往往成为电池的安全性降低的问题。

因此，本发明的目的是，即使在使电池过充电，而在电池内发生气体的情况下，通过防止由于正极和隔膜的连接部的剥离引起的电池内的短路，来提供能够谋求安全性提高的非水电解质二次电池。

另外，本发明的其他目的是，提供能够容易制造能谋求安全性提高的非水电解质二次电池的非水电解质二次电池制造方法。

在具有介入隔膜将能够吸附、放出锂离子的正极和负极卷成扁平螺旋状的电极体，同时该电极体容纳在由电池内压稍微的上升而发生变形的外装体内，而且在上述正极和上述隔膜之间存在包含非水电解液的凝胶状聚合物，利用该凝胶状聚合物粘接正极和隔膜的结构的非水电解质二次电池中，利用上述凝胶状聚合物粘结的正极和隔膜的粘结强度是0.02N/10mm以上，借此达到上述的目的。

电池的过充电水平(在过充电中称为不成问题的电流值水平)，如下述式(1)所述，与叠层强度(电极和隔膜的接触强度)成正比，与气体发生量成反比。因此，如上述的构成，电极和隔膜的粘接强度如果是0.02N/10mm以上(2gf/10mm以上)，即使过充电，在正极开始电解液或凝胶的氧化分解而发生气体的情况下，因为叠层强度大，所以能够抑制正极和隔膜的连接部发生剥离。因此，能够确实地防止由于有效电极面积减少而产生的隔膜断路或由隔膜的熔融而产生的电池内的短路发生，从而提高过充电水平。

另外，权利要求2所述的发明，其特征是，在权利要求1所述的发明中，作为由上述电池内压稍微的上升而变形的外装体，使用叠片外装体。

另外，权利要求3或4所述的发明，其特征是，在权利要求1或2中，上述隔膜的气孔率是60％以下，而且上述凝胶状聚合物中的聚合物成分的比例是5质量％以上。

如上述数学式(1)所示，叠层强度与隔膜的气孔率成反比，而且与凝胶状聚合物中的聚合物成分的比例(在表1中，简称为聚合物含有比)成正比。因此，在本发明人进行实验时发现，如果隔膜的气孔率是60％以下，凝胶状聚合物中的聚合物成分的比例是5质量％以上时，正极和隔膜的粘结强度就是0.02N/10mm以上。因此，希望如上所述地限制隔膜的气孔率和凝胶状聚合物中的聚合物成分的比例。

另外，权利要求5或6所述的发明，其特征是，在权利要求3或4所述的发明中，上述隔膜的气孔率是45％以上，而且上述凝胶状聚合物中的聚合物成分的比例是不到30质量％。

之所以这样的限制，是因为如果隔膜的气孔率不到45％，或凝胶状聚合物中的聚合物成分的比例成为30质量％以上时，正极和隔膜的粘结强度就变得非常强，但负荷特性等的电池特性降低。因此，希望如上所述地限制隔膜的气孔率和凝胶状聚合物中的聚合物成分的比例。

另外，权利要求7～12所述的发明，其特征是，在权利要求1～6所述的发明中，上述凝胶状聚合物的氧化电位是4.8V(vs Li/Li⁺)以上。