[发明专利]堆叠非水电解质电池及其制造方法和堆叠设备

说明书

技术领域

本发明涉及堆叠非水电解质电池及其制造方法和堆叠设备。特别是，本发明涉及通过在堆叠电极时防止电极偏离其合适的位置来提高其电池质量和性能的堆叠非水电解质电池及其制造方法和用于其的堆叠设备。

背景技术

作为电子设备，例如手提电话和笔记本私人电脑，近些年进一步倾向于无绳化和便携化发展，厚度、尺寸和重量减小的便携式电子设备已经被接连地开发出来。此外，由于类型和功能的多样化，它们的功耗在增加，并且这需要电池具有更高的容量和更轻的重量作为它们的能源。因此，为了满足这一要求，以及提出了堆叠非水电解质电池，在这其中，包括利用掺杂/去掺杂锂离子的各种类型的锂离子二次电池。

在某些锂离子二次电池中，为了取得减少它们的厚度，采用了堆叠类型，其中多个阳极和阴极通过隔离物交替堆叠。在这样的电池中，在一部分上，在阳极集流体1b的两个表面上形成具有阳极活性材料层1a的阳极1，通过隔离物3与在阴极集流体2b的两个表面上形成具有阴极活性材料层2a的阴极2相对，阴极2大于阳极1，并且隔离物3的长度等于或者大于阴极2的长度，如图1A所示。在该结构中，锂离子通常穿过隔离物3充电和放电。

然而，当阳极1大于隔离物3并且因此相对于阴极2时，如图1B所示，在阳极1直接相对于阴极2的一部分上产生没有通过隔离物3流动的离子，如图中的虚线所示，在电池中造成例如短路和反常发热的问题。此外，如图1C所示，当阳极1不仅大于隔离物3而且大于阴极2时，锂4堆积在阴极2的边缘部分上，并且形成树枝状结晶物，从而引起短路。

因此，因为阳极1、阴极2和隔离物3中任何一个的偏离都会大大影响电池的质量，所以需要防止阳极1和阴极2在电池的制造期间或者之后遭受冲击时由于电池内部元件的偏离所引起的二者彼此直接相对。

因此，提出了密封型片状锂电池，例如日本未审查专利申请公开第10-172565号(下称“专利文献1”)所揭示的电池。在该电池中，阳极和阴极至少之一被装入袋状隔离物中，该带状隔离物中边缘部分进行了焊接，并且如图2所示进行堆叠。应当注意的是，在图2中，堆叠了多个阳极1和阴极2，并且通过省略电池的包装材料进行了示出。

此外，除了具有专利文献1所揭示的结构的电池之外，例如还提出了这些电池：具有螺旋缠绕堆叠的纵向截面结构的电池，其中堆叠的电极主体4每一个都具有通过隔离物3层叠的阳极1和阴极2，同时通过另一片隔离物3螺旋缠绕，如图3所示；以及具有折叠的纵向截面结构的电池，其中阳极1和阴极2交替地插入曲折褶皱的隔离物3的空间中，如图4所示。

发明内容

然而，在专利文献1所揭示的电池中，其中阳极和阴极至少之一装入带状的隔离物中，需要具有高定位精度的昂贵的密封设备，以便保证在隔离物的每个边缘具有很小的焊接余量，例如约3mm至4mm，由此增加了制造成本。另外，由于焊接余量，电极不能形成为很大的尺寸，这限制了电池容量的增加。

此外，在具有螺旋缠绕堆叠或者折叠纵向截面结构的上述电池中，每个电极以一定间隙插入隔离物之间，从而电极仅通过来自垂直相邻电极的接触力被保持，例如图5A和5B所示。这在施加冲击时会松动保持在其位置上的电极，并且引起电极从其合适位置偏离，很可能削弱电池的质量。此外，对于这些电池，隔离物3必须以特殊的方式折叠，而这必然需要昂贵的设备。

此外，在阳极/阴极和隔离物分别交替堆叠的简单构造中，外来物质可能从隔离物和阳极/阴极之间的界面进入，这也很可能阻碍电池反应而削弱电池的质量和安全。

因此，希望提供一种具有较好电池质量和性能的堆叠非水电解质电池，及其制造方法和堆叠设备。

根据本发明的第一方面，提供有一种堆叠非水电解质电池，其包括多个交替堆叠且由隔离物隔离的阳极和阴极。隔离物沿着阳极和阴极之一的边缘部分具有抬高的边缘部分。多个隔离物的该抬高的边缘部分彼此交叠。

根据本发明的第二方面，提供有一种制造堆叠非水电解质电池的方法，包括如下步骤：堆叠阳极或者阴极和隔离物，从而抬高隔离物的边缘部分；保持隔离物的该抬高边缘部分的状态以制造电池元件；以及用封装材料封装电池元件。通过反复下面的步骤多次来完成堆叠步骤，吸取阳极或者阴极，吸取隔离物并同时保持吸取阳极或者阴极，在外形保持构件中插入阳极或者阴极和隔离物，使得隔离物的边缘部分被抬高，通过释放吸取阳极或者阴极和隔离物，以将阳极或者阴极和隔离物安装在一起。