[发明专利]锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池，详细地涉及采用了与锂进行合金化的负极活性物质的圆筒型锂离子二次电池。

背景技术

近年来，移动电话机、笔记本型个人计算机、PDA(Personal Digital Assistant)等移动设备的功耗急速增大。与此相伴，对锂离子二次电池的高容量化的期望提高。但是，在将当前广泛应用的石墨材料用作负极活性物质的情况下，具有难以充分提高锂离子二次电池容量这样的问题。鉴于这样的问题，对具有比石墨材料高容量的负极活性物质进行广泛研究。

作为当前提出的新负极活性物质的代表例，举出硅、褚、锡等与锂形成合金的材料。在这些之中，例如下述专利文献1所记载的硅表示每g约4000mAh的高理论容量，所以作为可实现高容量化的负极活性物质，主要关注硅及硅合金。

但是，硅等与锂进行合金化的负极活性物质随着锂的吸藏及放出而导致体积变化。因此，在采用与锂进行合金化的负极活性物质来制作实质上容积不变化的圆筒型电池的情况下，有可能由于负极活性物质的体积变化，而在螺旋状电极体的中央侧部分产生弯曲等。当电极体产生弯曲等时，有可能使隔片发生损伤，正极和负极短路。

鉴于这样的问题，例如，在下述专利文献2及专利文献3等中提出了在螺旋状电极体的中心插入中心销(center pin)的方案。在专利文献2中记载了如下的情况，通过设置中心销来抑制电极体的变形，其结果能够有效抑制正极和负极短路的情况。

【专利文献1】日本特开2008-243661号公报

【专利文献2】日本特开2003-308873号公报

【专利文献3】日本特开2004-273153号公报

但是，在将中心销插入螺旋状电极体中心的情况下，电池容器内的空间之中、没有配置部件的空间容积变小。也就是说，用于螺旋状电极体膨胀的空间变小。因此，阻碍螺旋状电极体的膨胀。其结果，电极体内的应力变高，产生隔片的堵塞，或者从电极体中压出电解液。因此，在将中心销插入螺旋状电极体中心的情况下，有时无法获得良好的充放电特性。

作为不阻碍螺旋状电极体膨胀的方法，例如还考虑了减小中心销的外径、使中心销与螺旋状电极体内周部不接触这样的情况。例如，在上述专利文献2中记载了将螺旋状电极体的内径(C)和中心销的外径(D)之比设为C∶D＝1∶0.95～1∶0.79。

但是，如果中心销没有与螺旋状电极体的内周部接触，则在负极活性物质膨胀时，具有螺旋状电极体不适合对中心销施力的情况。因此，不能充分抑制螺旋状电极体的变形，导致正极和负极短路。

本发明是鉴于这点而进行的，其目的是在采用与锂进行合金化的负极活性物质的圆筒型锂离子二次电池中，一边抑制伴随着螺旋状电极体膨胀的充放电特性劣化，一边有效抑制正极和负极短路。

发明内容

本发明的锂离子二次电池具备：螺旋状电极体和圆筒型的电池容器。螺旋状电极体具有负极、正极和隔片。负极具有负极活性物质层。负极活性物质层包含与锂进行合金化的负极活性物质。正极与负极对置。隔片配置在正极与负极之间。螺旋状电极体以螺旋状进行缠绕。在电池容器中收纳有螺旋状电极体。本发明的锂离子二次电池具有施力部。施力部被设置为在螺旋状电极体的中心与螺旋状电极体抵接。施力部是可缩径的。施力部至少在缩径时朝向直径方向外侧对螺旋状电极体进行施力。

例如，如上所述，在螺旋状电极体的中心设置有不能变形的中心销的情况下，在电池容器内空间中的没有配置部件的空间的容积变小。因此，阻碍螺旋状电极体的膨胀。

对此，在本发明中，在螺旋状电极体的中心设置有施力部，使其与螺旋状电极体抵接。并且，该施力部是可缩径的，至少在缩径时向直径方向外侧对螺旋状电极体进行施力。因此，在本发明中，当螺旋状电极体膨胀时，施力部缩径。由此，确保用于螺旋状电极体膨胀的空间。因此，在本发明中，不阻碍螺旋状电极体的膨胀。从而，能够有效抑制电池容器内的应力变高。因此，难以产生隔片的堵塞，或者难以从电极体中压出电解液。由此，获得良好的放电特性。

另外，在本发明中，当螺旋状电极体膨胀并朝着向前缠绕的方向变形时，螺旋状电极体通过施力部朝向螺旋状电极体的直径方向外侧施力。因此，在螺旋状电极体朝着向前缠绕的方向变形时，能够有效抑制螺旋状电极体朝着半径方向变形。具体地说，可有效抑制在螺旋状电极体的中央侧端部产生折入等。也就是说，螺旋状电极体的中央侧端部沿着周方向平滑变位至中心侧。因此，通过螺旋状电极体在半径方向上变形来有效抑制在螺旋状电极体中产生折入等、由隔片损伤引起的正极和负极的短路。