非水电解质二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非水电解质二次电池。
【背景技术】
[0002] 锂离子二次电池等二次电池，与现有的电池相比，体积小、重量轻且能量密度高， 输出密度也优异。因此近年来，优选用作个人电脑、便携终端等所谓的移动电源、车辆搭载 用电池（例如车辆驱动用电源）等。
[0003] 然而，在车辆搭载用等所使用的非水电解质二次电池中，作为性能提高的一环需 求进一步的高能量密度化、高输出密度化。该高性能化可通过例如在导电材料上想办法来 实现。作为这样的以往技术可举出专利文献1、2。在专利文献1中，记载了通过使用平均纤 维径为1?200nm的碳纤维作为导电材料，能够提高活性物质层中的活性物质比率，能够实 现高能量密度的主旨。另外，在专利文献2中，记载了通过使用由纤维状碳与炭黑连结而成 的炭黑复合体作为导电材料，能够维持提高活性物质与导电材料的接触，能够降低活性物 质层内的电阻的主旨。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献1 :日本国专利申请公开2006-86116号公报
[0006] 专利文献2 :日本国专利申请公开2010-108889号公报
[0007] 专利文献3 :日本国专利申请公开2011-159421号公报
【发明内容】
[0008] -般地，如果非水电解质二次电池的充电状态（SOC;Stateofcharge)低、即电池 的剩余量变少，则输出密度降低。因此，如果能够使低SOC区域中的输出密度提高，则在更 宽的SOC范围中可得到期望的输出密度，可增加能够从电池的单位体积或单位质量提取并 有效利用的能量的量。这在需求进一步的高能量密度化、高输出密度化的车辆搭载用电池 (例如车辆驱动用电源）中特别有意义。
[0009] 本发明是鉴于该状况而完成的，其目的是提供能够发挥优异的电池性能（例如高 能量密度、高输入输出密度）的非水电解质二次电池。
[0010] 由本发明提供的非水电解质二次电池（例如锂离子二次电池），具备电极体和非 水电解质，所述电极体具有正极和负极。上述正极具备正极集电体和在该集电体上形成的 正极活性物质层，所述正极活性物质层至少包含正极活性物质和导电材料。另外，上述正极 活性物质至少包含锂过渡金属复合氧化物。并且，上述导电材料包含在至少一部分的表面 附着有导电性碳的磷酸锂化合物（以下有时简称为「附着碳的磷酸锂化合物」）。并且，在 将正极活性物质层整体设为100质量％时，导电材料在正极活性物质层中所占的比例为10 质量％以下（优选为7质量％以下，更优选为5质量％以下）。
[0011] 在此公开的非水电解质二次电池的正极，包含锂过渡金属复合氧化物（优选为锂 镍钴锰复合氧化物）作为正极活性物质，因此能够发挥高的能量密度。另外，在此公开的非 水电解质二次电池的正极，包含附着碳的磷酸锂化合物作为导电材料。一般地，由于磷酸锂 化合物的离子传导性、电子传导性低，因此电阻往往会增高。但是，如在此公开的那样，通过 使导电性碳附着在该化合物表面，可实现低电阻，能够很好地用作导电材料。并且，磷酸锂 化合物在上述锂过渡金属复合氧化物的低SOC区域（例如3. 5V(vs.Li/Li+)附近）具有高 的理论容量。因此，通过使用该磷酸锂化合物取代一般的导电材料（例如碳材料），能够在 低SOC区域（例如SOC为30%以下的区域）中实现高的输出密度。此外，通过使导电材料 在正极活性物质层中所占的比例成为10质量％以下，换言之使其以外的材料在正极活性 物质层中所占的比例成为90质量％以上（例如，使正极活性物质在正极活性物质层中所占 的比例成为80质量％以上），能够实现进一步的高能量密度化。
[0012] 在本说明书中「非水电解质二次电池」是指具备非水电解质（典型地为在非水溶 剂中包含支持盐的电解液）的电池，锂离子二次电池是其典型例。另外，在本说明书中「锂 离子二次电池」是指利用锂离子作为电解质离子，通过正负极间的锂离子的移动实现充放 电的二次电池。
[0013] 再者，在专利文献3中，记载了通过使用在表面的一部分具备磷酸锂化合物的锂 过渡金属复合氧化物作为正极活性物质，能够实现高容量的非水电解质二次电池的主旨。 但是，根据本发明人的研讨，专利文献3中记载的磷酸锂化合物的电阻依然高，通过该高电 阻的磷酸锂化合物与锂过渡金属复合氧化物直接接触，有可能阻碍锂过渡金属复合氧化物 的充放电反应。
[0014] 在此公开的一优选方式中，在将上述导电材料整体设为100质量％时，上述附着 碳的磷酸锂化合物在上述导电材料中所占的比例为20质量％?70质量％ (优选为50质 量％?70质量％)。换言之，在上述导电材料中，可包含与上述附着碳的磷酸锂化合物不同 种类的导电材料（典型地为碳材料，例如炭黑，优选为乙炔黑）。
[0015] 通过使附着碳的磷酸锂化合物的比例成为上述范围，根据与其它导电材料（例如 炭黑）的协同效应，在正极活性物质层内可形成更进一步优异的导电路径。因此，能够以更 进一步高的水平使能量密度和输入输出密度并存。
[0016] 在此公开的一优选方式中，在将上述磷酸锂化合物设为100质量份时，上述导电 性碳的附着量为40质量份?80质量份。
[0017] 通过使附着量成为40质量份以上（例如50质量份以上），能够对磷酸锂化合物 赋予更高的导电性，可很好地用作导电材料。另外，通过使附着量成为80质量份以下（例 如70质量份以下），能够抑制导电材料的体积密度过于降低，能够实现正极活性物质层的 高密度化。因此，在满足上述范围的情况下，能够发挥进一步优异的能量密度、输入输出密 度。
[0018] 上述磷酸锂化合物优选至少包含磷酸铁锂。磷酸铁锂与其它化合物相比比较便 宜，并且磷元素与氧元素的结合牢固因此晶体结构难以崩溃，且安全性优异，因此可以优选 使用。另外，上述导电性碳优选包含炭黑（典型地为乙炔黑）。通过使用炭黑，能够对磷酸 锂化合物很好地赋予更进一步高的导电性。
[0019] 在此公开的一优选方式中，基于电子显微镜观察的上述磷酸锂化合物的一次粒子 的平均粒径为50nm?200nm。另外，在此公开的另一优选方式中，基于电子显微镜观察的上 述导电性碳的一次粒子的平均粒径为30nm?50nm。磷酸锂化合物和/或导电性碳的粒径 满足上述范围的情况下，能够实现导电性优异、且体积密度低的附着碳的磷酸锂化合物。因 此，能够以进一步高的水平发挥本发明的效果。
[0020] 在此公开的非水电解质二次电池（例如锂离子二次电池），能够以高水平使能量 密度和输入输出密度并存。例如，即使在初始容量高、低SOC区域中也能够发挥优异的输入 输出密度。因此，有效利用该特征，能够很好地用作例如混合动力车、电动车的动力源（驱 动电源）。因此，作为在此公开的另一侧面，公开了具备上述非水电解质二次电池的车辆。
【附图说明】
[0021] 图1是示意性地表示本发明的一实施方式涉及的非水电解质二次电池的外形的 立体图。
[0022] 图2是图1的非水电解质二次电池的II-II线截面图。
[0023] 图3是表示本发明的一实施方式涉及的、非水电解质二次电池的卷绕电极体的构 成的示意图。
[0024] 图4是表示相对于磷酸锂化合物的含有比例（质量％ )的、能量密度（mWh/g)和 输出密度（mW/g)的曲线图。
【具体实施方式】
[0025] 以下，对本发明的优选实施方式进行说明。在本说明书中特别提及的事项以外的、 本发明的实施所需的事项，可基于该领域的以往技术作为本领域技术人员的设计事项来掌 握。本发明可以基于本说明书所公开的内容和该领域的技术常识而实施。再者，以下，有时 将锂离子二次电池的情况作为典型例进行更加详细地说明，但并不意图将本发明的应用对 象限定于该电池。
[0026] 在此公开的非水电解质二次电池是将电极体和非水电解质收纳在规定的电池壳 体内的构成，所述电极体具有正极和负极。这样的电池可通过例如以下方式构建：将具有正 极和负极的电极体收纳在电池壳体后，向电池壳体内注入规定量的非水电解质，并将该电 池壳体的开口部通过焊接等进行密封。以下，对在此公开的电池的构成要素依次进行说明。
[0027] < 正极 >
[0028] 在此公开的正极，具备正极集电体和在该正极集电体上形成的正极活性物质层， 所述正极活性物质层至少包含正极活性物质和导电材料。这样的正极可以通过以下方式优 选制作：向片状的正极集电体赋予在适当的溶剂中分散有正极活性物质、导电材料、和根据 需要使用的粘合剂等材料的糊状或浆液状的组合物（正极活性物质浆液），并使该浆液干 燥。作为上述溶齐 1J，可以使用水系溶剂和有机溶剂的任一种，例如可以使用N-甲基-2-吡 咯烷酮（NMP)。
[0029] 作为正极集电体，优选使用包含导电性良好的金属（例如铝、镍、钛、不锈钢等）的 导电性部件。集电体的形状可根据构建的电池的形状等而不同，因此不特别限定，可以采用 例如棒状体、板状体、箔状体、