非水电解液二次电池的制作方法_2

文档序号:8446002阅读:来源:国知局
设定有未涂敷部62a。负极活性物质层64被保持在除了设定于负极集电体 62的未涂敷部62aW外的负极集电体62的两面。负极活性物质层64中包含负极活性物 质、增粘剂、粘合剂等。
[0026] 作为负极活性物质,可W不特别限定地使用一直W来被用于裡离子二次电池的物 质的一种或两种W上。作为优选例,可列举石墨碳等的碳系材料。并且与正极同样地,可W 通过使该负极活性物质与PVDF、SBR、PTFE、CMC等的粘合剂一同分散于适当的分散介质并 进行揉混,来调制负极合剂(糊)。负极活性物质层64是通过将该负极合剂涂布于负极集 电体62并使其干燥,压制为预定的厚度而形成的。
[0027] 隔板70、72是将正极片50和负极片60间隔的部件。该例中,隔板70、72由具有 多个微小的孔的规定宽度的带状的基材构成。对于该基材,可W使用例如由多孔质聚締姪 系树脂构成的单层结构(例如聚己締的单层结构)的片材、或者层叠结构(例如聚丙締、聚 己締、和聚丙締的3层结构)的片材。如图2和图3所示,负极活性物质层64的宽度bl比 正极活性物质层54的宽度al宽。另外,隔板70、72的宽度cl、c2比负极活性物质层64的 宽度bl宽(cl、c2〉bl〉al)。
[002引卷绕电极体20在正极片50和负极片60隔着隔板70、72的状态下,W正极活性物 质层54和负极活性物质层64相对的方式被重叠。并且,负极集电体62和正极集电体52 被重叠为,相互的未涂敷部52a、62a在卷绕电极体20的宽度方向向相反侧突出。重叠的片 材(例如正极片50)绕着设定在宽度方向上的卷绕轴WL卷绕。
[0029] 卷绕电极体20被安装在电池壳体30 (该例中为盖体34)上所安装的电极端子42、 44上。卷绕电极体20在与卷绕轴正交的一个方向上被扁平地压扁的状态下被收纳于电池 壳体30中。另外,卷绕电极体20在隔板70、72的宽度方向上,正极片50的未涂敷部52a 和负极片60的未涂敷部62a相互向相反侧伸出。其中,一方的电极端子42被固定在正极 集电体52的未涂敷部52a,另一方的电极端子44被固定在负极集电体62的未涂敷部62a。 该卷绕电极体20被收纳于壳体主体32的扁平的内部空间中。壳体主体32在收纳有卷绕 电极体20后,被盖体34堵塞。
[0030] 作为电解液(非水电解液),可W不特别限定地使用与一直W来被用于裡离子二 次电池的非水电解液同样的电解液。该非水电解液典型地具有使适当的非水溶剂含有支 持盐的组成。作为上述非水溶剂,可W使用例如选自碳酸亚己醋、碳酸亚丙醋、碳酸二甲 醋、碳酸二己醋、碳酸甲己醋、1,2-二甲氧基己烧、1,2-二己氧基己烧、四氨快喃、1,3-二曠 烧等之中的一种或两种W上。另外,作为上述支持盐,可W使用例如LiPFe、LiBF4、LiAsFe、 LiCFsSOs、LiCAFgSOs、LiN(CF3S〇2)2、LiC(CF3SO2) 3等的裡盐。作为一例,可列举在碳酸亚己醋 和碳酸二己醋的混合溶剂(例如质量比1:1)中W约Imol/L的浓度含有LiPFe的非水电解 液。该实施方式中,非水电解液不含有如果变为预定的电压W上的电压则产生气体的气体 产生剂(例如环己基苯(CHB)、联苯炬巧等)。
[0031] 另外,该裡离子二次电池100具备电流切断机构90。电流切断机构90是在电池壳 体内的压力异常地变高的情况下切断电流路径的机构。该实施方式中,如图1所示,电流切 断机构90构建在正极端子42的内侧,W切断正极中的电池电流的导通路径。
[0032] W下,对该裡离子二次电池100进行更详细地说明。图4示意性地示出将卷绕电 极体20中重叠的正极片50和隔板70在卷绕轴方向(例如正极片50的宽度方向)切断了 的截面。
[0033] 如图2所示,正极片50具备正极集电体52、和保持在正极集电体52上的正极活性 物质层54。正极活性物质层54包含正极活性物质56、导电材料58、和粘合剂(未图示)。 如上所述,导电材料58由粉末状碳材料(例如AB)构成。在该导电材料58的至少一部分, 保持(化学固定)有包含饱和环状姪基的化合物。也就是说,导电材料58的表面,被包含 饱和环状姪基的化合物进行了化学修饰。
[0034] 作为向导电材料58的表面导入的包含饱和环状姪基的化合物,若为至少具有饱 和环状姪基的化合物,则在能够发挥本申请的效果的范围,对于除此W外的分子结构并不 特别限定,可W具有任何官能团、键结部位、面素原子和金属原子等。另外,该化合物优选构 成为,如果变为预定的电压W上的电压则被氧化从而质子能够从饱和环状姪基脱离。作为 该样的饱和环状姪基,可W列举具有碳原子数5~10 (优选为6~8)的单环、双环、立环、四 环结构等的环烷基。例如,作为单环烷基,可例示环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基和 环癸基等。另外,优选为该些饱和环状姪基之中的一个或两个W上与芳香环(包含杂芳香 环)直接或间接地键结了的化合物。也可W使用在该芳香环(典型的是苯环)中,与构成 芳香环的原子(例如碳原子)键结了的氨原子,各自独立地由脂肪族烷基(碳原子数1~ 10的直链或支链)、脂环式烷基(碳原子数1~10的饱和或不饱和)、氧原子(可为哲基 (OH))、面素原子(例如F、Cl、Br)等置换了的化合物。
[0035] 作为在此公开的技术中特别优选的具有饱和环状姪基的化合物的具体例,可列举 上述的环烷基与苯环直接键结了的化合物(环烷基苯)。该环烷基苯优选具有碳原子数为 5~10 (优选为6~8)的单环式的环烷基。作为特别优选的例子,可列举环己基苯(CHB)、 环庚基苯、环辛基苯等。其中尤其优选应用C皿。在此图5示意性地示出保持(担持)有 C皿的导电材料58。在图5所示的例子中,导电材料58的表面被C皿化学修饰。
[0036] 该构成的裡离子二次电池100中,如上所述,在导电材料58保持(担持)有包含 饱和环状姪基的化合物(例如CHB)。根据该构成,则在通常时(即电池在通常的充放电范 围被使用的期间),包含饱和环状姪基的化合物被保持在导电材料58,因此能够避免该化 合物分散于电解液的情况下可能引起的不良情况(例如该化合物阻碍电解液中的裡离子、 阴离子的泳动扩散所导致的输出特性的降低)。另外,如果变为过充电状态,则产生来自于 所述化合物的气体,由此电池壳体的内压快速地上升。由此能够使电流切断机构90在适当 的时机工作。目P,根据本构成,能够提供高性能(例如低电阻)并且稳定性优异的裡离子二 次电池100。
[0037] 再者,根据本构成,如果变为预定的电压W上的电压(过充电状态),则能够起因 于包含上述饱和环状姪基的化合物而产生气体,认为该样的效果是与质子or)从该化合物 所含的饱和环状姪基脱离相关联而实现的。若举一例,则如图6所示,例如上述化合物为环 己基苯(C皿)的情况下,认为通常时C皿被保持于导电材料58时,如果变为预定的电压W 上的电压(过充电状态),则电子通过导电材料58而从C皿脱去,与此相伴地H+从C皿脱 离而形成双键。并且,认为通过从C皿脱离了的H+向负极移动并被还原,从而在负极能够 产生氨气。但是,本发明能够基于在此公开的信息(包含饱和环状姪基的化合物的组成、导 电材料等)而容易地实施。因此,与过充电时的气体产生相关的本发明的包含饱和环状姪 基的化合物的作用机理不是掌握和实施本发明所必需的。与上述的作用机理相关的记载只 不过示出一例,并不意图将本发明限定于该说明的作用机理。
[003引由上述作用机理可明确,通过使用在此公开的修饰导电材料58,即使在电解液中 不包含CHB、BP等的气体产生剂,也能够在过充电时确保充分的气体量。因此,电池在通常 的充放电范围被使用的期间,能够避免在电解液中包含CHB、BP等的气体产生剂所带来的 恶劣影响(例如阻碍电解液中的裡离子、阴离子的泳动扩散所导致的输出特性的降低),并 且在过充电时使电流切断机构90适当地工作。
[0039]在此公开的裡离子二次电池所使用的正极活性物质层中,在将正极活性物质层整 体的固体成分设为100质量%的情况下,具有上述饱和环状姪基的化合物的含量大致为 0. 5质量%W上是合适的,优选为0. 8质量% ^上,特别优选为1质量% ^上。如果所述化 合物的含量过少,则过充电时的气体产生量变得不充分,会成为电流切断机构90(图1)的 工作变慢的重要原因。另一方面,如果所述化合物的含量过多,则导电材料58的功能被该 化合物阻碍,因此有时电池性能(例如电池容量)会降低。从适当地发挥导电材料的功能 的观点出发,所述化合物的含量大致为8质量%W下是合适的,优选为4质量% ^下,特别 优选为2质量%W下。
[0040] 作为在此公开的裡离子二次电池所使用的导电材料(典型的是粒子状),是已知 一般可作为裡离子二次电池的导电材料使用的各种材料,并且,只要是能够由包含上述饱 和
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