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电极及具有电极的电池

阅读：115发布：2021-02-28

IPRDB可以提供电极及具有电极的电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且为了提供一种在从电极的集电体上的活性物质层到露出部设置绝缘构件的情况下，无论绝缘构件的厚度如何都能够减轻施加在电极上的压力的不均匀程度、能够减轻电极反应的不均匀程度的电极，设置如下构件：集电体(21)；活性物质层(22)，其在集电体(21)上留出使集电体的一部分露出的露出部(21b)，同时形成以厚度朝向露出部变薄的方式倾斜的倾斜部(25)；和从露出部覆盖到倾斜部的绝缘构件(50)。，下面是电极及具有电极的电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电极，其具有：

集电体；

活性物质层，其以如下方式层叠于所述集电体，即，在所述集电体上留出使所述集电体的一部分露出的露出部，并且形成以使厚度朝向所述露出部变薄的方式倾斜的倾斜部；和绝缘构件，其从所述露出部覆盖到所述倾斜部。

2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述活性物质层的被所述绝缘构件覆盖的端部的厚度和所述绝缘构件的厚度的层叠方向成分的合计小于等于没有被所述绝缘构件覆盖的所述活性物质层的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的电极，其中，所述绝缘构件延伸设置到与被该绝缘构件覆盖的所述集电体以及所述活性物质层的极性不同的极中的、所述集电体或者所述活性物质层的面方向的端部之外。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的电极，其中，引板被连接于所述集电体的端部，

所述绝缘构件被配置在连接有所述引板的边的所述活性物质层上。

5.根据权利要求1～4的任意一项所述的电极，其中，所述集电体和所述活性物质层为正极用的集电体和活性物质层。

6.根据权利要求5所述的电极，其中，所述绝缘构件被配置在俯视时与负极的所述活性物质层的形成范围重叠的位置上。

7.根据权利要求1～6的任意一项所述的电极，其中，所述绝缘构件被延伸设置到在所述活性物质层的层叠有所述集电体的一侧的相反侧处层叠的分隔件的面方向的端部之外。

8.一种电池，其具有：将权利要求1～7的任意一项所述的电极隔着分隔件层叠起来的层叠体；和将所述层叠体密封的外封装体。

9.根据权利要求8所述的电池，其中，所述活性物质层为长方形形状，所述长方形的短边的长度在100mm以上。

10.根据权利要求8或9所述的电池，其中，所述电池的面积相对于额定容量的比值在5cm2/Ah以上且所述额定容量在3Ah以上，所述电池的面积是指含有所述外封装体的所述电池的投影面积。

11.根据权利要求8～10的任意一项所述的电池，其中，被定义为矩形形状的所述活性物质层的纵横比的所述电极的长宽比为1～3。

说明书全文

电极及具有电极的电池

技术领域

[0001] 本发明涉及电极及具有电极的电池。

背景技术

[0002] 近年来，在汽车产业、尖端电子产业等领域里，对汽车用电池、电子器械用电池的需求正在增大，特别是有小型化、薄型化、高容量化等方面的要求。其中，与其他电池相比为高能量密度的非水电解质二次电池备受关注。

[0003] 非水电解质二次电池具有在集电体上涂敷了负极活性物质层而成的负极、在集电体上涂敷了正极活性物质层而成的正极和配置在负极与正极之间的分隔件。为了防止电池内的负极与正极之间的内部短路，提出了在正极活性物质层的端部设置绝缘性的覆盖件(绝缘构件)(专利文献1)。

[0004] 绝缘构件在将正极、分隔件、负极层叠起来构成电池时也发挥着防止由于正极与负极之间的错位而引起的内部短路的功能。

[0005] 专利文献1：日本特开2004-259625号公报

发明内容

[0006] 发明要解决的问题

[0007] 不过，如专利文献1所示，这样的绝缘构件一般是从电极的集电体上的活性物质层设置到露出部上。这是为了防止以下短路的发生：即使以仅覆盖露出部的方式设置了绝缘构件，也会由于制造时混入的异物接触到所形成的活性物质层与露出部之间的边界部处的细微缝隙而产生的内部短路。在这种情况下，从电极的集电体上的活性物质层到露出部，层叠方向的宽度会与绝缘构件的厚度部分相应程度地变大。因此，由于绝缘构件的厚度而导致施加在电极上的压力变得不均匀。所以，在非水电解质二次电池中，电极反应变得不均匀，其结果是存在循环特性下降这样的问题点。

[0008] 本发明是为了解决上述现有技术所存在的问题而作出的，其目的是提供这样一种电极及具有该电极的电池，其中，在将绝缘构件从电极的集电体上的活性物质层设置至露出部的情况下，无论绝缘构件的厚度如何都能减轻施加在电极上的压力的不均匀程度，能够减轻电极反应的不均匀程度。

[0009] 用于解决问题的方案

[0010] 达成了上述目的的本发明所涉及的电极具有集电体、活性物质层和绝缘构件。活性物质层以如下方式层叠于集电体：在集电体上留下使集电体的一部分露出而形成的露出部，同时形成以厚度朝向露出部变薄的方式倾斜的倾斜部。绝缘构件从露出部覆盖到倾斜部。

[0011] 发明的效果

[0012] 根据像上述那样构成的本发明的电极，即使在集电体上的活性物质层的端部设置绝缘构件，也能减轻施加在电极上的压力的不均匀程度。所以，本发明的电极能够减轻电极反应的不均匀程度，其结果是能够提高循环特性。

附图说明

[0013] 图1是表示含有实施方式所涉及电极的电池的构成的剖视图。

[0014] 图2是表示实施方式所涉及的电极的构成的剖视图。

[0015] 图3是表示绝缘构件延伸设置到分隔件的面方向的端部之外的电极的构成的剖视图。

[0016] 图4是表示将绝缘构件配置为在层叠方向上超过活性物质层的厚度的电极的构成的剖视图。

具体实施方式

[0017] 以下，参照附图，说明本发明所涉及的实施方式。为了便于说明，图中的各个构件的大小、比例被放大，可能会与实际的大小、比例有所差异。此外，在本实施方式中，以电极10为正极20、将绝缘构件50设于正极20的情况为例进行说明。另外，在本实施方式中，含有本发明的电极10(正极20)的电池100作为例如二次电池、电容等用于电动汽车、燃料电池车及混合动力电动汽车等车辆的电动机等驱动用电源、辅助电源。在本实施方式中，作为电池
100，以非水电解质二次电池为例进行说明。

[0018] (实施方式)

[0019] 参照图1和图2，对含有实施方式所涉及的电极10(正极20)的电池100进行说明。

[0020] 图1是表示含有电极10的电池100的构成的剖视图。图2是表示电极10的构成的剖视图。

[0021] 电池100具有将电极10(正极20、负极30)隔着分隔件40层叠起来形成的发电元件(层叠体)70，和将发电元件70密封的外封装体80。

[0022] 在电池100中，把进行充放电反应的大致矩形的发电元件70密封在了作为外封装体80的层压片的内部。发电元件70具有将正极20、分隔件40和负极30层叠起来的构成。邻接的正极20、分隔件40、负极30形成一个单电池层90。发电元件70具有通过多个单电池层90进行层叠而电气并联连接的构成。此外，电池100也可以使图1所示的电池100的正极20和负极30的配置颠倒，从而使正极20位于发电元件70的两最外层。

[0023] 电池100具有长方形形状的扁平形状，从相对的两端引出有用于取电的正极引板24、负极引板34，通过对外封装体80的周围进行熔接，在将正极引板24、负极引板34引出的状态下，将发电元件70密封起来。

[0024] 对于电池100的构成而言，可以利用一般的非水电解质二次电池所使用的公知材料，而非特别限定的材料。对于能够使用在电池100中的正极20的集电体21和活性物质层22、负极30的集电体31和活性物质层32、分隔件40、绝缘构件50、外封装体80等等进行说明。

[0025] 电极10(正极20、负极30)具有集电体21、31、活性物质层22、32和绝缘构件50。活性物质层22是以在集电体21上留有使集电体21的一部分露出而形成的露出部21b的方式进行层叠的。另外，以形成倾斜部25的方式层叠活性物质层22，该倾斜部25以使活性物质层22的厚度朝向露出部21b变薄的方式倾斜。另外，活性物质层32是以使端部35一致的方式层叠在集电体31上的。这里，作为层叠活性物质层22、32的方法，可以列举将电极浆料涂敷在集电体21、31上并使其干燥的方法、日本特开2012-238469中所示的将另外形成的活性物质层层叠到集电体上的方法。

[0026] 绝缘构件50覆盖着集电体21上的活性物质层22与露出部21b之间的边界部23。活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg小于等于没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T。根据该构成，在将正极20、分隔件40、负极30层叠多层来构成电池100的时候，能够防止在电极10的面方向的端部处的、电池100的层叠方向的高度高于端部以外的部位的高度。所以，能够提供电池100的良好的布置性。

[0027] 如图2所示，在本实施方式中，以将绝缘构件50设在正极20上的情况为例进行说明。因此，在本实施方式中，设置绝缘构件50一侧的集电体和活性物质层，是正极20用的集电体21和活性物质层22。

[0028] 构成正极20的集电体21的材料，可酌情选用以往用作电池用的集电体的构件。举一个例子，可以列举铝、镍、铁、不锈钢(SUS)、钛或者铜。其中，从电子传导性、电池工作电位的观点来看，优选以铝作为正极20的集电体21。但是，并非特别限定于此，也可以使用例如铝箔、镍和铝的包层材料、铜和铝的包层材料，或者这些金属的组合的镀敷材料。正极的集电体的厚度没有特别限定，而是结合电池的使用目的进行设定。

[0029] 构成正极20的活性物质层22的材料为例如LiMn204。但是，并非特别限定于此。此外，从容量和输出特性的观点来看，优选应用锂-过渡金属复合氧化物。在本实施方式中，作为正极20，例示出在集电体21的两面层叠有活性物质层22的电极。

[0030] 负极30的集电体31的材料与正极20的集电体21的材料相同。其中，从电子传导性、电池工作电位的观点来看，优选铜作为负极30的集电体31。与正极20的集电体21的厚度同样地，对负极30的集电体31的厚度不做特别限定，而是结合电池的使用目的进行设定。

[0031] 负极30的活性物质层32为例如硬碳(难石墨化碳材料)。但是，并非特别限定于此，也可以使用例如石墨类碳材料、锂-过渡金属复合氧化物。特别是，从容量和输出特性的观点来看，优选由碳和锂-过渡金属复合氧化物构成的负极活性物质。在本实施方式中，作为负极30，示例出在集电体31的两面层叠有活性物质层32的电极。

[0032] 配置在负极30的集电体31上的活性物质层32在延伸方向上超过配置在正极20的集电体21上的活性物质层22，并隔着分隔件40相对。

[0033] 邻接的电极基本上是通过分隔件隔离开的，但是也存在邻接的电极介由制造时混入的异物间接性地接触而发生短路的危险。另外，在由于振动等原因而产生向面方向的错位时，也存在邻接的电极接触而发生短路的危险。针对这样的状况，通过将绝缘构件配置在从与面方向交叉的方向俯视时与负极的活性物质层的形成范围重叠的位置上，从而即使在发生了错位的情况下绝缘构件也能介于邻接的电极与电极之间，能够防止短路的发生。

[0034] 分隔件40具有多孔形状，有通气性。分隔件40通过含浸电解质而构成电解质层。作为电解质层的分隔件40，其原料为，例如渗入电解质而得到的具有通气性的多孔状的PE(聚乙烯)。但是，并不特别限定于此，也可以使用例如PP(聚丙烯)等其他聚烯烃、形成了PP/PE/PP三层结构的层叠体、聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、无纺布。无纺布为，例如棉、人造纤维、醋酸酯、尼龙、聚酯。

[0035] 电解质的主体聚合物是例如含有10％HFP(六氟丙烯)共聚物的PVDF-HFP(聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物)。但是，并非特别限定于此，也可以应用其他不具锂离子传导性的高分子，或具有离子传导性的高分子(固体高分子电解质)。其他不具锂离子传导性的高分子为，例如PAN(聚丙烯腈)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。具有离子传导性的高分子为，例如，PEO(聚氧化乙烯)或PPO(聚氧化丙烯)。

[0036] 主体聚合物所保持的电解液含有，例如由PC(碳酸亚丙酯)和EC(碳酸亚乙酯)组成的有机溶剂、作为支持盐的锂盐(LiPF6)。有机溶剂并不特别限定于PC和EC，也可以应用其他环状碳酸酯类、碳酸二甲酯等链状碳酸酯类、四氢呋喃等醚类。锂盐并不特别限定于LiPF6，也可以应用其他无机酸阴离子盐、LiCF3SO3等有机酸阴离子盐。

[0037] 绝缘构件50防止在将正极20、分隔件40、负极30层叠起来构成电池100时，在正极20和负极30错位后越过分隔件40、两极直接接触的情况下发生内部短路。绝缘构件50设置在正极20的集电体21上的露出部21b的、隔着分隔件40与负极30的活性物质层32相对的部分上。绝缘构件50从露出部21b覆盖到倾斜部25。即，绝缘构件50并不覆盖活性物质层22的平坦地配置的平坦部26。另外，绝缘构件50延伸设置到负极30的集电体31或者活性物质层
32的面方向的端部35之外。根据这种构成，能够有效地防止内部短路的发生。如图1所示，正极引板(引板)24连接在正极20的集电体21的端部，绝缘构件50被配置在连接有正极引板24这一边的活性物质层22上。此外，在本实施方式中，以绝缘构件50至少设在正极20的矩形形状的集电体21的边界部23中的、与正极引板24连接的一侧的边和与该边相对的边这两个边上的情况为例进行说明。

[0038] 绝缘构件50的基材的材料是热塑性树脂。绝缘构件50的基材为，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚四氟乙烯(PTFE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)、丙烯腈-苯乙烯树脂(AS树脂)、丙烯酸类树脂(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚缩醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(GF-PET)、环状聚烯烃(COP)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、非晶聚芳酯(PAR)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、热塑性聚酰亚胺(PI)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)等等。

[0039] 涂敷在绝缘构件50基材上的未图示的粘接材料可以用，例如有机溶剂溶剂系粘接剂(非水系粘结剂)、水分散系粘结剂(水系粘结剂)中的任意一种等，没有特别限定。例如，可以列举如下材料：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚腈、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、羧甲基纤维素、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙丙橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其氢化物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其氢化物等热塑性高分子、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟代烷基乙烯基醚共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚氟乙烯等氟橡胶、偏氟乙烯-六氟丙烯类氟树脂、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯类氟橡胶、偏氟乙烯类氟橡胶、环氧树脂等等。其中，又优选聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、苯乙烯丁二烯橡胶、羧甲基纤维素、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺。这些适宜的粘结剂，耐热性优异，与电解液的反应性低，而且耐溶剂性也优异，可涂敷在正极和负极各自的活性物质层上使用。这些粘结剂，既可以单独用一种，也可以二种并用。

[0040] 在本实施方式中，作为绝缘构件50以使用胶带的情况为例进行说明。胶带在与正极20的活性物质层22相接的一侧的整个单面上涂敷了粘接材料。然而，并非限定于此，作为绝缘构件50的基材，也可以利用例如没有涂敷粘接材料的带。在上述构成的情况下，对由带形成的绝缘构件50的基材的与正极20的活性物质层22相接的一侧的整个单面涂敷粘接材料而形成粘着面。在这种构成中，形成绝缘构件50，其中，在与正极20的活性物质层22相接的一侧的单面整个面上形成有粘着面。

[0041] 如图2所示，活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg小于等于没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T。因此，即使在正极20的集电体21上的活性物质层22的端部22a设置绝缘构件50，也会使施加在正极20和负极30上的压力变得均匀。所以，使正极20和负极30上的电极反应均匀化。

[0042] 此外，正极20的活性物质层22具有如上所述被绝缘构件50覆盖的部分朝向外周侧倾斜的倾斜部25。因此，正极20的活性物质层22的端部22a上没有层叠方向的隆起部。所以，本发明的电极10与活性物质层在端部具有层叠方向的隆起部的情况相比较，由于端部没有隆起部，所以能够很好地防止可能会由隆起部引发的内部短路。

[0043] 外封装体80的内容积被构成为比发电元件70的容积大，以便能将发电元件70封入其中。这里，外封装体80的内容积是指利用外封装体80密封后且进行抽真空前的外封装体80内的容积。另外，发电元件70的容积是发电元件70所占空间部分的容积，包含发电元件70内的空孔部。由于外封装体80的内容积比发电元件70的容积大，所以存在产生了气体时能够积存气体的空间。由此，从发电元件70排出气体的气体排出性提高，所产生的气体影响电池行为的情况变少，电池特性提高。

[0044] 另外，在本实施方式中优选构成为，注入到外封装体80的电解液的体积L对发电元件70所具有的空孔的体积V1的比值(L/V1)在1.2～1.6的范围。电解液的量(体积L)多的话，即便电解液偏向正极20侧，在负极30侧也会存在足量的电解液，因此，从使两极处的表面覆膜的形成匀质地进行这个观点来说是有利的。另一方面，电解液的量(体积L)多的话，会产生电解液增加的成本，而且过多的电解液会使电极间的距离加宽，其结果是导致电池阻抗增大。因此，理想的是，使正极20的活性物质层22、负极30的活性物质层32的吸液速度之比在适当的范围(Tc/Ta＝0.6～1.3的范围)内，且使电解液的量(详细而言是电解液体积L对发电元件70所具有的空孔的体积V1的比值L/V1)适当。由此，在能够兼顾匀质的覆膜形成和成本、单元阻抗方面十分优秀。从该观点来看，优选构成为可使上述L/V1的值在1.2～1.6的范围内，进一步优选在1.25～1.55的范围内，特别优选在1.3～1.5的范围内。

[0045] 另外，在本实施方式中优选构成为，外封装体80内部的剩余空间81的体积V2相对于电元件70所具有的空孔的体积V1的比值(V2/V1)为0.5～1.0。进一步优选构成为，注入到外封装体80中的电解液的体积L相对于外封装体80内部的剩余空间81的体积V2的比值(L/V2)为0.4～0.7。由此，可使注入到外封装体80内部的电解液中的、没有被粘结剂吸收的部分可靠地存在于剩余空间81。并且，还能够可靠地保证电池100内的锂离子的移动。其结果是，可防止发生利用与使用PVdF等溶剂类粘结剂时同样多量的电解液的情况下会成为问题的、伴随起因于存在过剩电解液的极板间距离加宽而来的不均匀反应。因此，能够提供长期循环特性(寿命特性)优异的非水电解质二次电池。

[0046] 这里，“发电元件70所具有的空孔的体积(V1)”可通过将正极20、负极30、分隔件40的空孔体积全部加在一起这样的形式计算出来。即，可以将其作为构成发电元件70的各构成构件所具有的空孔的总和计算出来。另外，电池100的制造通常通过将发电元件70封入外封装体80的内部以后注入电解液，将外封装体80的内部抽真空后进行密封来进行。当在这种状态下在外封装体80的内部产生了气体时，如果外封装体80的内部存在可供所产生的气体积存的空间，则所产生的气体积存在该空间而使外封装体80膨胀。本说明书中将这样的空间定义为“剩余空间81”，将外封装体不发生破裂而最大限度膨胀时的剩余空间的体积定义为V2。如上所述，V2/V1的值优选为0.5～1.0，进一步优选为0.6～0.9，特别优选为0.7～0.8。

[0047] 另外，如上所述，在本发明中，所注入的电解液的体积与上述剩余空间81的体积的比值被控制为规定范围内的值。具体而言，注入到外封装体80中的电解液的体积(L)相对于外封装体80内部的剩余空间81的体积V2的比值(L/V2)控制在0.4～0.7较为理想。L/V2的值优选为0.45～0.65，特别优选为0.5～0.6。

[0048] 此外，在本实施方式中，优选的是，存在于外封装体80内部的剩余空间81至少配置在发电元件70的铅垂上方。通过采用这样的构成，能够把所产生的气体积存在剩余空间81所存在的发电元件70的铅垂上方部分。因此，与剩余空间81存在于发电元件70的侧方部分、下方部分的场合相比，在外封装体80的内部，能够使电解液优先存在于发电元件70所存在的下方部分。其结果是，能够确保发电元件70总是处于被浸泡在更多的电解液中的状态，能够把伴随电解液干涸而发生的电池性能的下降抑制在最低限度。此外，对于为了实现把剩余空间81配置在发电元件70的铅垂上方的具体构成没有特别的限制，可以列举，例如采用使外封装体80自身的材质、形状以不朝向发电元件70的侧方部分、下方部分膨胀的构成，或者在外封装体80的外部配置可防止外封装体80向其侧方部分、下方部分膨胀的构件。

[0049] 在用于汽车等用途方面，最近，要求将电池大型化。于是，对于具有本发明的电极10的电池100的效果，在正极20的活性物质层22和负极30的活性物质层32均具有大的电极面积的大面积电池的情况下，更加有效地发挥这一效果。即，在大面积电池的情况下，能够进一步抑制由于电极10(正极20、负极30)与分隔件40的摩擦而引起的电极表面的粘着破坏，即使有振动输入也能维持电池特性，在这一点上表现优异。所以，在本实施方式中，用外封装体80包覆起来的发电元件70的电池结构体是大型的这一点在可使本实施方式的效果得到进一步发挥的意义上是令人满意的。具体而言，电极10(正极20、负极30)的活性物质层为长方形形状，该长方形的短边的长度为100mm以上较为理想。这样的大型电池能够用于车辆用途。这里，负极30的活性物质层32的短边的长度，指的是各电极中长度最短的边。电池结构体的短边的长度上限虽无特别限制，但通常在250mm以下。

[0050] 另外，作为不同于电极10(正极20、负极30)的物理意义上的大小的观点的大型化电池的观点，可从电池面积、电池容量的关系来规定电池的大型化。例如，在扁平层叠型层压电池的情况下，电池的面积(包含外封装体在内的电池的投影面积)相对于额定容量的比值为5cm2/Ah以上，且额定容量为3Ah以上。在电池中，由于单位容量的电池面积大，所以除去电极间产生的气体是一件困难的事情。由于这样的气体的产生，特别是如果在大型电极间存在气体滞留部，则就容易使不均匀反应以这部分为起点发展下去。因此，负极的活性物质层的形成使用了SBR等水性粘结剂的大型化电池的电池性能(特别是长期循环后的寿命特性)低下这样的问题更加容易显著化。所以，本实施方式所涉及的非水电解质二次电池，虽然是上述那样的被大型化了的电池，但是在本发明的作用效果的体现所带来的优点更大这一点上是令人满意的。再有，矩形形状的电极的长宽比优选为1～3，进一步优选为1～2。此外，定义电极的长宽比为矩形形状的正极活性物质层的纵横比。通过使长宽比落在这样的范围里，可使气体在面方向上均匀地排出。

[0051] 电池100的额定容量可通过以下方法求得。

[0052] 在试验用电池中注入电解液以后，放置10小时左右，进行初期充电，其后，在温度25℃，3.0V到4.15V的电压范围的条件下，根据下面的步骤1～5测定额定容量。

[0053] 步骤1：进行0.2C的定流充电，到达4.15V以后，休止5分钟。

[0054] 步骤2：步骤1之后，进行1.5小时的定压充电，休止5分钟。

[0055] 步骤3：通过0.2C的定流放电到达3.0V以后，进行2小时的定压放电，其后，休止10秒钟。

[0056] 步骤4：通过0.2C的定流充电到达4.1V以后，进行2.5小时的定压充电，其后，休止10秒钟。

[0057] 步骤5：通过0.2C的定流放电到达3.0V以后，进行2小时定压放电，其后，休止10秒钟。

[0058] 额定容量：将步骤5中的从定流放电到定压放电的放电中的放电容量(CCCV放电容量)规定为额定容量。

[0059] 上述第一实施方式所涉及的电极10具有以下的作用效果。

[0060] 本电极10(正极20)中具有集电体21、活性物质层22和绝缘构件50。活性物质层22在集电体21上留下使集电体21的一部分露出而形成的露出部21b，同时以形成倾斜部25的方式进行层叠，其中，倾斜部25以厚度朝向露出部21b变薄的方式倾斜。绝缘构件50从露出部21b覆盖到倾斜部25。

[0061] 根据采用这样构成的电极10，即使在集电体21上的活性物质层22的端部22a设置绝缘构件50，也能减轻施加在电极10(正极20、负极30)上的压力的不均匀程度。所以，本发明的电极10(正极20)能够减轻电极反应的不均匀程度，其结果是能够提高循环特性。

[0062] 而且，活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg小于等于没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T。

[0063] 根据采用这样构成的电极10，在将绝缘构件50从电极10(正极20)的集电体21上的活性物质层22设置到露出部21b的情况下，使活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg小于等于没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T。因此，在本发明的电极10(正极20)中，即使在集电体21上的活性物质层22的端部22a设置绝缘构件50，也能使施加在电极10(正极20、负极30)上的压力均匀。所以，本发明的电极10(正极20、负极30)能够使电极反应均匀，其结果是能够提高循环特性。另外，在将正极20、分隔件40、负极30层叠多个而构成电池100的时候，在电极10的面方向的端部，能够防止电池100的层叠方向的高度变得比端部以外的部位高。所以，能够提供电池100的良好的布置性。

[0064] 还有，绝缘构件50被延伸设置到负极30的集电体31或者活性物质层32的面方向的端部35之外。

[0065] 根据这样构成的电极10(正极20)，能够有效地防止内部短路的发生。

[0066] 而且，在本电极10(正极20)中，正极引板(引板)24被连接于集电体21的端部上，绝缘构件50被配置在连接有正极引板24的边的活性物质层22上。

[0067] 根据这样构成的电极10(正极20)，由于将绝缘构件50设在连接有正极引板24的边的活性物质层22的端部22a，所以能够使施加在正极引板24附近的活性物质层22上的压力的不均匀程度减轻。因此，本发明的电极10(正极20)能够减轻正极引板24附近的正极20的活性物质层22的电极反应的不均匀程度，由此，能够使电流顺利地流向正极引板24。所以，本发明的电极10(正极20)能够提高循环特性。

[0068] 还有，本电极10的集电体和活性物质层为正极20用的集电体和活性物质层。

[0069] 如图2所示，在本实施方式中，将绝缘构件50设在了正极20上。因此，在本实施方式中，设有绝缘构件50一侧的集电体和活性物质层是正极20用的集电体21和活性物质层22。这样，在将正极20、分隔件40、负极30层叠起来构成电池100时，设于正极20的绝缘构件50能够减轻施加在正极20和负极30上的压力的不均匀程度，能够减轻电极反应的不均匀程度。
所以，在本电池100中能够使循环特性提高。

[0070] 再有，在本电极10中，绝缘构件50被配置在俯视时与负极30的活性物质层32的形成范围重叠的位置上。

[0071] 邻接的电极(正极20、负极30)基本上是通过分隔件40隔离开的，但是在由于振动而发生了面方向的错位情况下，也存在邻接的电极接触而发生短路的危险。在本实施方式中，针对这样的状况将绝缘构件50配置在从与面方向交叉的方向俯视时与负极30的活性物质层32的形成范围重叠的位置上。根据这样构成的本电极10，通过将绝缘构件配置在上述位置，即使在产生了错位的情况下，绝缘构件50也能介于邻接的电极彼此间，能够防止短路的发生。

[0072] 而且，本电池100具有将电极10(正极20、负极30)隔着分隔件40层叠起来的层叠体(发电元件70)和将层叠体密封的外封装体80。

[0073] 根据这样构成的本电池100，由于将本电极10(正极20)封入了外封装体80的内部，所以即使在集电体21上的活性物质层22的端部22a设置绝缘构件50，也能减轻施加在电极10(正极20、负极30)上的压力的不均匀程度。所以，在本电池100中，能够减轻电极反应的不均匀程度，其结果是能够提高循环特性。

[0074] 还有，在本电池100中，活性物质层22、32是长方形形状，长方形的短边的长度在100mm以上。

[0075] 根据这样构成的本电池100，正极20的活性物质层22和负极30的活性物质层32具有短边的长度在100mm以上的长方形形状。这样，由于本电池100是大型电池，所以能够进一步抑制由于电极10(正极20)与分隔件40的摩擦而引起的电极表面的粘着破坏，即使有振动输入也能维持电池特性。

[0076] 再有，在本电池100中，电池100的面积(包括电池100的外封装体80在内的投影面积)相对于额定容量的比值在5cm2/Ah以上，且额定容量在3Ah以上。

[0077] 根据这样构成的本电池100，作为与电极10的物理意义上的大小的观点不同的大型化电池的观点，可以从电池面积、电池容量的关系来规定电池100的大型化。

[0078] 再有，在本电极10中，被定义为矩形形状的正极20的活性物质层22的纵横比的电极10的长宽比为1～3。

[0079] 根据这样构成的电极10，通过使长宽比落在这样的范围内，能够使气体在面方向上均匀地排出。

[0080] 实施例

[0081] 以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明并非仅限定于这些内容。

[0082] 首先，关于正极20的形成进行说明。正极20的集电体21是厚度20μm的Al箔。使镍酸锂粉末(活性物质)、PVdF(聚偏氟乙烯，粘结剂)、碳粉(导电助剂)分别以90：5：5(重量比)的比例混合到NMP(N-甲基吡咯烷酮)中形成正极20的活性物质层22(正极浆料)。其后，利用模涂机在厚度20μM的Al箔的两面涂敷正极浆料，使其干燥，若干燥后进行冲压，则形成活性物质层22的端部22a以外的部分成为厚度150μm的正极20。

[0083] 接着，关于负极30的形成进行说明。负极30的集电体31是厚度10μm的Cu箔。使Gr粉末(活性物质)、PVdF(聚偏氟乙烯、粘结剂)按95：5(重量比)混合到NMP(N-甲基吡咯烷酮)中形成负极30的活性物质层32(负极浆料)。其后，利用模涂机在厚度10μm的Cu箔的两面涂敷负极浆料，使其干燥，若干燥后进行冲压，则形成厚度140μm的负极30。

[0084] 接着，关于电池100的形成进行说明。为了将正极20的集电体21上的活性物质层22与露出部21b之间的边界覆盖，绝缘构件50利用宽度12mm、厚度30μm的聚丙烯制的带。带的粘着方法和覆盖长度，用结果1～*表示。作为分隔件40，预备了聚乙烯制微多孔质膜(厚度＝25μm)。另外，作为电解液，用了1M LiPF6EC：DEC＝1：1(体积比)。准备了10片所形成的正极20，11片负极30，20片分隔件40，按照负极30/分隔件40/正极20/分隔件40/负极30......的顺序进行层叠，制作出电池。将所得到的发电元件70放置在作为外封装体80的、厚度150μm的铝层压片制的袋子中，注入电解液。在真空条件下，以将连接于正极20和负极30的取出电流用的正极引板24、负极引板34导出的方式将铝层压片制袋子的开口部密封，完成了试验用单元。

[0085] 接着，关于电池100的评价进行说明。以使施加在电池上的压力成为100g/cm2的方式将所形成的电池100用厚度5mm的SUS板夹住，在25℃下进行了7小时的0.2C/4.2V＿CC/CV充电。接下来，休止10分钟以后，在0.2C＿CC下进行放电至2.5V。其后，在55℃气氛下重复进行1C/4.2V＿CC/CV充电(0.015C切断(日文：カット))、1C＿CC放电(2.5V电压切断)的循环(循环试验)，将第300次循环的放电容量相对于第1次循环的放电容量的值作为循环容量维持率计算出。

[0086] 以下，关于本发明所涉及的实施例1～3进行说明。

[0087] (实施例1)

[0088] 仅从距正极20的活性物质层22的端部22a的外周端4mm的内侧的位置到外周端形成倾斜。以使距正极20的活性物质层22的端部22a的外周端2.5mm的位置的厚度Ta成为140μm以下的方式，将活性物质层22涂敷在了集电体21上。活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg，以最大为150μm(与没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T相同的厚度)的方式设置。将正极20的活性物质层22形成为大小为190mm×190mm的矩形形状。这样，以使长宽比为1：1的方式设置了正极20。将负极30的活性物质层32形成为大小为200mm×200mm的矩形形状。利用形成为这样大小的正极20和负极30来形成发电元件70，进行了循环试验。其结果是，循环容量维持率为
82％。

[0089] (实施例2)

[0090] 仅从与正极20的活性物质层22的端部22a的外周端相距4mm的内侧的位置到外周端形成倾斜。以使与正极20的活性物质层22的端部22a的外周端相距2.5mm的位置的厚度Ta成为130μm以下的方式，将活性物质层22涂敷在了集电体21上。活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg，以最大为140μm(比没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T小的厚度)的方式设置。将正极20的活性物质层22形成为大小为190mm×190mm的矩形形状。这样，以使长宽比为1：1的方式设置了正极20。将负极30的活性物质层32形成为大小为200mm×200mm的矩形形状。利用形成为这样大小的正极20和负极30来形成发电元件70，进行了循环试验。其结果是，循环容量维持率为82％。

[0091] (实施例3)

[0092] 仅从与正极20的活性物质层22的端部22a的外周端相距4mm的内侧的位置到外周端形成倾斜。以使与正极20的活性物质层22的端部22a的外周端相距2.5mm的位置的厚度Ta成为140μm以下的方式，将活性物质层22涂敷在了集电体21上。活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg，以最大为150μm(与没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T相同的厚度)的方式设置。将正极20的活性物质层22形成为大小为190mm×570mm的矩形形状。这样，以使长宽比为1：3的方式设置了正极20。负极30的活性物质层32形成为大小为200mm×580mm的矩形形状。利用形成为这样大小的正极20和负极30形成了发电元件70，进行了循环试验。其结果是，循环容量维持率为81％。

[0093] 以下，作为实施例1～3的比较例，关于比较例1～3进行说明。

[0094] (比较例1)

[0095] 以使正极活性物质层的端部的厚度与没有被绝缘构件覆盖的活性物质层的厚度同样成为150μm的方式，将活性物质层涂敷在了集电体上。活性物质层的被绝缘构件覆盖的端部的厚度和绝缘构件的厚度的层叠方向成分的合计，以最大为160μm(比没有被绝缘构件覆盖的活性物质层的厚度大的厚度)的方式设置。将正极活性物质层形成为大小为190mm×190mm的矩形形状。这样，以使长宽比为1：1的方式设置了正极。将负极的活性物质层形成为大小为200mm×200mm的矩形形状。利用形成为这样大小的正极和负极形成了发电元件，进行了循环试验。其结果是，循环容量维持率为76％。

[0096] (比较例2)

[0097] 仅从与正极活性物质层的端部的外周端相距4mm的内侧的位置到外周端形成倾斜。以使与正极活性物质层的端部的外周端相距2.5mm的位置的厚度成为145μm以下的方式，将活性物质层涂敷在了集电体上。活性物质层的被绝缘构件覆盖的端部的厚度和绝缘构件的厚度的层叠方向成分的合计，以最大为155μm(比没有被绝缘构件覆盖的活性物质层的厚度大的厚度)的方式设置。将正极活性物质层形成为大小为190mm×190mm的矩形形状。这样，以使长宽比为1：1的方式设置了正极。将负极的活性物质层形成为大小为200mm×
200mm的矩形形状。利用形成为这样大小的正极和负极形成了发电元件，进行了循环试验。
其结果是，循环容量维持率为79％。

[0098] (比较例3)

[0099] 仅从与正极活性物质层的端部的外周端相距4mm的内侧的位置到外周端形成倾斜。以使与正极活性物质层的端部的外周端相距2.5mm的位置的厚度成为140μm以下的方式，将活性物质层涂敷在了集电体上。活性物质层的被绝缘构件覆盖的端部的厚度和绝缘构件的厚度的层叠方向成分的合计，以最大为150μm(与没有被绝缘构件覆盖的活性物质层的厚度相同的厚度)的方式设置。将正极活性物质层形成为大小为190mm×760mm的矩形形状。这样，以使长宽比为1：4的方式设置了正极。将负极的活性物质层形成为大小为200mm×770mm的矩形形状。利用形成为这样大小的正极和负极形成了发电元件，进行了循环试验。
其结果是，循环容量维持率为78％。

[0100] 将实施例1～3和比较例1～3的循环容量维持率的试验结果汇总表示在表1中。

[0101] 【表1】

[0102]

[0103] (比较结果)

[0104] 实施例1～3与比较例1～3相比较，循环容量维持率提高了。这是因为，活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg小于没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T，且正极20的长宽比为1～3的缘故。
根据这样的构成，可以认为在实施例1～3中，即使在集电体上的活性物质层的端部设置绝缘构件，也使施加在电极上的压力均匀化，使电极反应均匀化。另外，可以认为通过使正极
20的长宽比落在这样的范围内，能够在面方向上均匀地排出气体。其结果是可以认为是循环容量维持率(循环特性)提高了的缘故。

[0105] 此外，虽然在本实施例中将正极20、分隔件40、负极30交替层叠形成了发电元件70，但并不局限于此，已经确认了的是，在正极20和负极30隔着分隔件40卷绕起来的发电元件70中也可得到同样的效果。

[0106] 除此以外，本发明可基于权利要求书所记载的构成做各种改变，这些改变也属于本发明的范畴。

[0107] 例如，在上述实施方式中，绝缘构件50延伸设置到了负极30的集电体31或者活性物质层32的面方向的端部35之外。可是，如图3所示，绝缘构件50也可以延伸设置到分隔件40的面方向的端部45之外。根据这种构成，与延伸设置到了负极30的端部35之外的构成相比较，能够进一步可靠地防止内部短路的发生。

[0108] 另外，在上述实施方式中，是以活性物质层22的被绝缘构件50覆盖的端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg小于等于没有被绝缘构件50覆盖的活性物质层22的厚度T的方式构成的。可是，如图4所示，只要是以绝缘构件50从露出部21b覆盖到倾斜部25的方式的构成，端部22a的厚度Ta和绝缘构件50的厚度的层叠方向成分Tz的合计Tg也可以超过活性物质层22的厚度T。

[0109] 另外，在本实施方式中，将电极10作为正极20进行了说明。可是，并不限定于这样的构成，也可以将电极10作为负极30。即，虽然省略了图示，也可以以从负极的集电体的露出部覆盖到倾斜部的方式设置绝缘构件。

[0110] 另外，在本实施方式中，对绝缘构件50至少设在了正极20的矩形形状的集电体21的边界部23中的、与正极引板24连接一侧的边和与该边相对的边这两条边上的场合进行了说明，但是并不局限于此。例如，绝缘构件50也可以设在正极20的矩形形状的集电体21的边界部23的所有的边(整周)上。

[0111] 而且，本申请以2013年10月30日提交的日本特许申请2013-225825号为基础，参照其公开内容，并将其整体编入了本说明书中。

[0112] 附图标记说明

[0113] 10 电极、

[0114] 20 正极、

[0115] 21 集电体、

[0116] 21b 露出部、

[0117] 22 活性物质层、

[0118] 22a 端部、

[0119] 23 边界部、

[0120] 24 正极引板、

[0121] 25 倾斜部、

[0122] 30 负极、

[0123] 31 集电体、

[0124] 32 活性物质层、

[0125] 34 负极引板、

[0126] 35 端部、

[0127] 40 分隔件、

[0128] 45 端部、

[0129] 50 绝缘构件、

[0130] 70 发电元件、

[0131] 80 外封装体、

[0132] 90 单电池层、

[0133] 100 电池、

[0134] T 活性物质层的厚度、

[0135] Ta 活性物质层的端部的厚度、

[0136] Tg 活性物质层的端部的厚度和绝缘构件的厚度的层叠方向成分的合计、[0137] Tz 绝缘构件的厚度的层叠方向成分。

标题	发布/更新时间	阅读量
电极的制造方法-专利编号CN107925053A	2020-05-11	453
气体扩散电极-专利编号CN1831196A	2020-05-11	698
电芬顿电极组-专利编号CN208166642U	2020-05-11	782
方石墨电极-专利编号CN201007612Y	2020-05-11	576
一种电极螺纹-专利编号CN200983404Y	2020-05-13	864
抗氧化炭电极-专利编号CN201878362U	2020-05-13	73
一种电极挤压机-专利编号CN210257388U	2020-05-12	176
电极取样装置-专利编号CN202166548U	2020-05-12	336
电解水电极组-专利编号CN208104565U	2020-05-12	881
一种增强型复合石墨电极壳及电极-专利编号CN203399332U	2020-05-13	760

电极及具有电极的电池

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