[发明专利]锂离子二次电池及其制造方法

说明书

锂离子二次电池(100)包括卷绕电极体(80)。非水电解质和盒形外壳(50)。卷绕电极体包括正极(10)、负极(20)和隔膜(40)。盒形外壳容纳卷绕电极体和非水电解质。卷绕电极体包括在卷绕电极体的卷绕方向起始端部(81)中提供的起始端侧负极剩余部(22)。卷绕方向起始端部存在于卷绕中心侧。起始端侧负极剩余部沿卷绕方向朝卷绕中心侧伸出超出正极。过剩非水电解质存在于卷绕电极体与盒形外壳之间的间隙中。当以预定姿势安置锂离子二次电池时，起始端侧负极剩余部位于存在过剩非水电解质的区域中。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及锂离子二次电池及其制造方法。

2.相关技术描述

非水电解质二次电池，如锂离子二次电池用作个人电脑、便携设备等的所谓便携电源或用作驱动机动车的电源。特别地，尺寸小重量轻并能够获得高能量密度的锂离子二次电池合意地用作驱动混合动力车辆、电动车辆等的电源。

在锂离子二次电池的一种典型形式中，将扁平卷绕电极体和非水电解质提供在形状上与卷绕电极体对应的矩形盒形外壳内。通过使用这种形式，可以提高单个电池的容量并在有限空间中有效布置多个电池。因此，这种形式合意地用于需要尤其高的能量密度的用途(例如驱动机动车的电源)。

高能量密度电池通常在将电压控制在预定范围(例如3.0V至4.2V)内的状态下使用。但是，如果由于错误操作等供应高于正常的电流，则可能将电池过充到超过预定电压的电压。当发生这样的过充电时，可能由于非水电解质的分解生成气体或可能由于由活性材料生成的热而提高电池的内部温度。作为解决这一问题的技术，PCT国际公开No.WO 2013/108396公开了一种锂离子二次电池，其包括含有氧化分解电位比非水溶剂低的化合物(通常芳族化合物)(下文称作“气体发生剂”)的非水电解质并包括在外壳的内部压力由于气体发生剂的分解而变得等于或高于预定值时强制中断充电电流的电流中断装置(CID)。如果电池过充电，气体发生剂在正极表面上氧化并分解，此时由负极生成氢气(H₂)。由此生成的气体迅速提高电池的内部压力。这能在早期运行电流中断装置。因此可能获得可靠性(耐过充电性)高的电池。

在PCT国际公开No.WO 2013/108396中公开的锂离子二次电池中，如果正极的电位变得极高，例如，如果正极的电位局部超过构成正极活性材料的金属元素(通常过渡金属元素)的洗脱电位，则金属元素可能从正极活性材料中洗脱出并可能沉淀在与正极活性材料相反的隔膜和负极的表面上。根据发明人的发现，可能因此在电池内生成微短路且自放电量(漏电流)可能变大。

发明概述

本发明提供能够防止正极电位局部变得太高并能够更可靠抑制金属元素从正极活性材料中洗脱的锂离子二次电池及其制造方法。

由于发明人作出的反复深入研究，发现在“特定部位”，即在卷绕电极体的卷绕方向端部(特别是位于卷绕中心的卷绕方向起始端部)容易发生金属元素从正极活性材料中洗脱出。因此，发明人致力于抑制在卷绕方向端部的金属元素洗脱。

根据本发明的第一方面的锂离子二次电池包括卷绕电极体、非水电解质和盒形外壳。卷绕电极体包括长正极、比正极长的长负极和隔膜。卷绕电极体以纵向卷绕并具有扁平形状。将正极和负极与介于正极和负极之间的隔膜层合。盒形外壳容纳卷绕电极体和非水电解质。卷绕电极体包括在卷绕电极体的卷绕方向起始端部中提供的起始端侧负极剩余部。卷绕方向起始端部存在于卷绕中心侧。起始端侧负极剩余部沿卷绕方向朝卷绕中心侧伸出超出正极。在卷绕电极体与盒形外壳之间的间隙中存在过剩非水电解质。当以预定姿势安置锂离子二次电池时，起始端侧负极剩余部位于存在过剩非水电解质的区域中。