[发明专利]非水系二次电池及非水系二次电池组件

说明书

技术领域

本发明涉及使用了层压外包装体的非水系二次电池及非水系二次电池组件(pack)，特别涉及即使在充电状态下处于扎钉子状态中也难以冒烟或破裂、安全性高的非水系二次电池及非水系二次电池组件。

背景技术

作为现今的便携式电话、便携型个人电脑、便携型音乐播放器等便携型电子机器的驱动电源，此外，作为混合电动车(HEV)或电动车(EV)用的电源，广泛使用以具有高能量密度、容量高的锂离子二次电池为代表的非水系二次电池。

这些非水系二次电池一般来说具有正极和负极，其中，正极在由细长的片状的铝箔等构成的正极芯体的两面，涂布有包含吸贮、放出锂离子的正极活性物质的正极合剂，负极在由细长的片状的铜箔等构成的负极芯体的两面，涂布有包含吸贮、放出锂离子的负极活性物质的负极合剂。此外，方形的非水系二次电池通过如下操作来制作，即，在这些正极及负极之间，配置例如由微多孔性聚乙烯薄膜等构成的间隔件，将正极及负极在利用间隔件相互绝缘的状态下卷绕成圆柱状或椭圆形状，形成卷绕电极体后压扁，形成扁平的卷绕电极体，或者将正极及负极在利用间隔件相互绝缘的状态下层叠，形成层叠电极体，在正极及负极的各自的给定部分分别连接正极引片及负极引片，将其外侧用方形的外包装体覆盖，并且向外包装体内注入非水电解质。

作为这些非水系二次电池中所用的非水电解液的溶剂，多使用碳酸亚乙酯(EC)或碳酸二甲酯(DMC)等有机溶剂。为此，对于非水系二次电池，为了在严酷的使用条件下也不会导致着火等事故，实施了各种针对安全性的对策。

另外，作为非水系二次电池的外包装体，为了对电池赋予强度，主要使用金属制的外包装罐，然而出于减少重量或增大单位体积的电池容量等目的，已知也有取代外包装罐而将金属-树脂层压薄膜作为外包装体使用的层压电池。

例如，在下述专利文献1中，公开了如下的电化学设备的发明，即，是将具有柔软性的层压薄膜用于外包装体中的电化学设备，具有夹隔着间隔件层叠正极和负极而成的层叠体，在层叠体的与最外部的电极相面对的位置，配置有与最外部的电极的对方极电连接并且在与最外部的电极相面对的面不具有含电极活性物质的膜的虚拟电极。根据下述专利文献1中公开的电化学设备，在电化学设备达到给定的温度以上时，由于虚拟电极侧的间隔件开始收缩，因此虚拟电极与最外部的电极引起内部短路，导致电池放电，特别是正极的电位降低，从而使电极的热稳定性提高，难以产生热失控，因而可以抑制电化学设备的破裂、着火等。

同样地在下述专利文献2中，公开了如下的电池组件的发明，即，是将层压薄膜作为外包装体使用的电池组件，其通过设置至少一个以上用包括金属箔和树脂的层压薄膜封入具有正极、负极及电解质的发电元件而成并具有与上述正极或负极连接的电极引片的二次电池而构成，具有至少一个以上固定于上述二次电池上并且与上述电极引片连接的金属板。根据下述专利文献2中公开的电池组件的发明，由于金属板与电池组件的电极引片连接，因此可以通过用金属板吸收二次电池或电极引片部的放热来应对放热，从而可以用比较少的部件数来实施对电极引片的应力缓解或用于放热的对策。

专利文献1日本特开2002-270239号公报

专利文献2日本特开2008-140601号公报

如上所述的使用了层压外包装体的非水系二次电池在其结构上与使用了金属制的外包装罐的电池相比，外包装体的强度较弱，因此对于由来自外部的物理性要因，例如扎钉子等造成的内部短路就要求更高的安全性。上述专利文献1及2中公开的将层压薄膜用于外包装体中的电化学设备或电池组件对于这种由扎钉子等造成的内部短路没有任何考虑。

本发明人对像以非水系二次电池的扎钉子试验为代表的那样，将导体向非水系二次电池扎刺时有可能产生的燃烧的机理反复进行了各种研究。其结果是发现，如果对非水系二次电池例如扎刺钉子，则由于短路所致的放热，会在钉子与正极芯体之间生成电解质的变质物，在负极-钉子-正极芯体的路径中流过的短路电流变小，从而使电池电压难以降低，其结果是，在负极-钉子-正极活性物质层的路径中流过的短路电流增大，热力学不稳定化的正极活性物质层发生热失控。