非水电解质二次电池的制作方法_3

文档序号:8460901阅读:来源:国知局
内,可以包含彼此分离的多个高密度 部Nhd,也可以包含单一的高密度部N m。例如,在包含线状(典型地为直线状)的高密度部 Nm的剩余区域中,该剩余区域所含的高密度部Nm的数量,可以如图7所例示那样为1条,可 以如图4、图5所例示那样为2条,也可以为其以上的条数。在剩余区域具有线状的高密度 部N m的方式中,不特别限制该剩余区域的宽度(每1条的宽度),但从制造管理的容易性、 适当发挥高密度部Nm的功能的观点出发,通常设为0· Imm以上是适当的,优选设为0.2mm 以上(例如为〇. 3mm以上)。另外,从形成高密度部Nhd的操作(例如压缩加工)的容易性、 减轻对负极片的形状的影响(例如防止挠曲变形)等观点出发,将高密度部的宽度(每1 条的宽度)设为3. Omm以下是适当的,优选设为2. Omm以下,更优选设为I. 5mm以下(例如 为1.0 mm以下)。在想要使高密度部的面积在剩余区域的面积中所占的比例更大的情况下, 优选将这些高密度部分成多个而形成。设置多条线状的高密度部的情况下,这些高密度部 优选彼此平行地配置。
[0058] 高密度部Nhd能够形成为,高密度部Nhd的面积在设置有该高密度部N m的部分的剩 余区域(在图5所示的例子中为剩余区域NSINE2、NSOTTE2)的面积中所占的比例成为10%以上 (更优选为15%以上,例如为20%以上)。如图4、图5所示,在具有包含沿负极片的长度方 向延伸的线状的高密度部N hd的剩余区域NS INE2、NSQUTEJ^方式中,优选将该剩余区域NS INE2、 呢。_2的宽度的10%以上(更优选为15%以上,例如为20%以上)设为高密度部N m。也可 以将剩余区域的整个宽度设为高密度部Nhd,但通常通过将剩余区域的宽度的20%~90% (例如为30%~85%)设为高密度部N hd可实现适当的结果。在此公开的技术,例如,在将 剩余区域的宽度的50%~80%设为高密度部Nm的方式中,可很好地实施。
[0059] 在此公开的技术,可在仅于负极片40最外周1周范围设置高密度部Nm的方式下 实施。图3~图6所示的例子为该方式的一优选例。在该方式中,在负极活性物质层44的 外侧向外剩余区域NS qute2、和相当于其背面的外侧向内剩余区域NSine2设有沿负极片40的 长度方向延伸的2条直线状的高密度部N hd。这些高密度部Nhd沿着剩余区域NS QUTE2、NSqute2 的宽度中心彼此平行地配置。剩余区域NSQUTE2、NSqute2是直到负极集电片42的端缘形成有 负极活性物质层44的一侧的端部的剩余区域。
[0060] 高密度部Nhd可以包含负极集电片的宽度方向的端缘而配置,例如图3~图6所 示,也可以稍微离开负极集电片42的端缘而配置。从制造容易性等观点出发,优选以从上 述端缘分离例如〇. 〇5mm~2. Omm(更优选为0.1 mm~I. 5mm)左右、并与该端缘大致平行延 伸的方式设置高密度部Nm。关于从相对区域乂的近位端(图4所示的线B)到高密度部N hd 的距离也是同样的。
[0061] 作为图3~图6所示的例子的变形例,可举出:将线状的高密度部Nhd的条数设为 1条的、设为3条以上的,将线状的高密度部N m代替区域NS _2、NSine2设置于区域NS QUTE1、 呢丽的、设置于区域NS QUTE2、NSine2和区域NS QUTE1、NSineiS两方的,将线状的高密度部Nm以 延伸到负极片40之中相当于电极体20的最外周1周的内周的部分的方式(例如遍及负极 集电片42的全长)设置的、将线状的高密度部N m仅设置于在负极集电片42的一侧的面上 设有的负极活性物质层的、将线状的高密度部Nm在负极集电片42的一侧的面与另一侧的 面上不对称地设置的(例如,以高密度部N m的位置、形状、数量和密度的至少1个在一侧的 面和另一侧的面上不同的方式设置的)等。也可以是将这些变形例适当组合的形态。
[0062] 再者,例如图3~图6所示的例子那样,通过在负极片40的长度方向上延伸的线 状的部分,压缩负极活性物质层44而设置槽状的高密度部N m (压缩槽442),可使该槽状的 高密度部Nhd (压缩槽)成为发动机罩结构(bonnet structure),负极片40和将其包含在 内卷绕的卷绕电极体20在结构上得到强化。由此,例如,将以椭圆形状卷绕的卷绕体在上 述椭圆形状的短轴方向上按压(压缩)而成形为扁平状的情况下,可期待成形所需的时间 缩短、解除按压力后的卷绕体的回弹减小等效果(换言之,容易维持卷绕的状态的效果)。
[0063] 如图6所示,隔板50A的宽度比负极活性物质层44的宽度bl宽。隔板50A被配 置为,向该负极活性物质层44的宽度bl的外侧扩展的部分隔在正极活性物质层34和负极 活性物质层44的层叠部分之间,由此防止正极活性物质层34和负极活性物质层44彼此直 接接触而发生内部短路。隔板50B也与隔板50A同样地构成和配置。再者,负极活性物质 层44可以不比正极活性物质层34的宽度宽,只要配置为其主要部分与正极活性物质层34 相对、且剩余部分没有与正极活性物质层34相对即可。
[0064] 接着,对构成上述的锂二次电池的各构成要素进行说明。
[0065] 作为构成锂二次电池的正极的正极集电片,优选使用由导电性良好的金属制成的 导电性部件。作为这样的导电性部件,可以使用例如铝或以铝为主成分的合金。正极集电 片的形状不特别限定,可以是片状、箔状、网状等各种形态。正极集电片的厚度也不特别限 定,可以设为例如5 μ m~30 μ m。除了正极活性物质以外,正极活性物质层可根据需要含有 导电剂、粘结剂(粘合剂)等添加剂。
[0066] 作为正极活性物质,可以不特别限定地使用已知可作为锂二次电池的正极活性物 质使用的各种材料。例如可以使用包含锂(Li)和至少1种过渡金属元素作为构成金属元 素的锂过渡金属化合物等。例如,可以使用尖晶石结构或层状结构的锂过渡金属复合氧化 物、聚阴离子型(例如橄榄石型)的锂过渡金属化合物等。更具体而言,可以使用例如以下 的化合物。
[0067] (1)作为尖晶石结构的锂过渡金属复合氧化物,可举出例如作为过渡金属至少含 有猛(Mn)的尖晶石结构的钮猛复合氧化物。更具体而目,可举出由通式:Li pMn2_qMq04+a表 示的、尖晶石结构的锂锰复合氧化物。在此,P为0. 9<p<1.2;q为0<q<2,典型地为 0彡q彡I ; a是在-0. 2彡a彡0. 2确定以满足电荷中性条件的值。q大于0的情况下 (0 < q),M可以是选自除了 Mn以外的任意金属元素或非金属元素中的1种或2种以上。
[0068] (2)作为层状结构的锂过渡金属复合氧化物,可举出由通式:1^]\?)2表示的化合物。 在此,M包含Ni、Co、Mn等过渡金属元素的至少1种,还可包含其它金属元素或非金属元素。 作为上述复合氧化物,可举出例如包含1种上述过渡金属元素的所谓一元系锂过渡金属复 合氧化物、包含2种上述过渡金属元素的所谓二元系锂过渡金属复合氧化物、包含作为过 渡金属元素的Ni、Co和Mn作为构成元素的三元系锂过渡金属复合氧化物。其中,优选三 元系锂过渡金属复合氧化物。作为上述三元系锂过渡金属复合氧化物,可举出例如由通式: Li (LiaMnxCoyNiz) O2 (前式中的a、x、y、z为满足a+x+y+z = 1的实数)表示的三元系锂过渡 金属复合氧化物。
[0069] (3)另外,作为正极活性物质,可以使用由通式:Li2MO3表示的锂过渡金属复合氧 化物。在此,M包含Mn、Fe、Co等过渡金属元素的至少1种,还可包含其它金属元素或非金 属元素。作为具体例,可举出Li 2Mn03、Li2Pt03等。
[0070] (4)并且,可举出由通式:LiMPO4表示的锂过渡金属化合物(磷酸盐)。在此,M包 含Mn、Fe、Ni、C 〇等过渡金属元素的至少1种,还可包含其它金属元素或非金属元素。作为 具体例,可举出LiMnP04、LiFePO 4等。
[0071] (5)另外,作为正极活性物质,可以使用由通式:Li2MPO4F表示的锂过渡金属化合 物(磷酸盐)。在此,M包含Mn、Ni、Co等过渡金属元素的至少1种,还可包含其它金属元 素或非金属元素。作为具体例,可举出LiMnPO 4F等。
[0072] (6)并且,可以使用LiMOjP Li 2M03的固溶体作为正极活性物质。在此,LiMO 2是 指由上述(2)所述的通式表示的组成,Li2MO3是指由上述(3)所述的通式表示的组成。作 为具体例,可举出由〇. 5LiNiMnCo02-0. 51^2]^03表示的固溶体。
[0073] 上述的正极活性物质,可以单独1种或组合2种以上使用。其中,正极活性物质优 选为三元系锂过渡金属复合氧化物。
[0074] 另外,正极活性物质可以还添加有 Na、Mg、Ca、Sr、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、Fe、Rh、PcU Pt、Cu、Zn、B、Al、Ga、In、Sn、La、W、Ce的I种或2种以上的金属元素。这些金属元素的添 加量(配合量)不特别限定,但设为0.01质量%~5质量% (例如为0.05质量%~2质 量%,典型地为〇. 1质量%~〇. 8质量% )是适当的。
[0075] 另外,在此公开的技术,上述正极活性物质中所含的过渡金属之中,优选以原子数 换算计10%以上(例如20%以上)为Μη。具有这样的组成的正极活性物质,由于主要利用 丰富且便宜的金属资源Μη,因此从降低原料成本、原料的供给风险的观点出发优选。另外, 使用包含Mn的正极活性物质(例如,尖晶石结构的锂锰复合氧化物)的正极,在高电位充 放电时有Mn容易从该正极溶出的倾向,因此通过对使用该正极构建的二次电池应用本发 明,可很好地发挥抑制由溶出的过渡金属(Mn)引起的容量劣化的效果。
[0076] 在此公开的技术,也可优选应用于以下二次电池,其作为上述正极活性物质,使用 S0C0%~100%之中至少一部分范围的工作电位(vs. Li/Li+)(以下有时将金属锂基准的 电位记为"vs. Li/Li+")比一般的锂二次电池(工作电位的上限为4· IV左右)高的正极 活性物质。该情况下,可以优选使用例如工作电位的上限(工作上限电位)为4. 2V(vs. Li/Li+)以上的正极活性物质。换言之,可以优选使用S0C0%~100%的工作电位的最高值 为4.2V(vs.Li/Li +)以上的正极活性物质。通过使用这样的正极活性物质,可实现正极在 4. 2V(vs. Li/Li+)以上的电位工作的锂二次电池。正极活性物质的工作上限电位(vs. Li/ Li+)可以为4. 3V以上(例如为4. 35V以上,进一步为4. 4V以上)。上述工作电位(vs. Li/ Li+)的上限不特别限定,但可以为5. 5V以下(例如为5. 3V以下,典型地为5. IV以下)。
[0077] 在此,作为正极活性物质的工作电位,可以采用如以下那样测定的值。即,使用包 含成为测定对象的正极活性物质的正极作为工作电极(WE),使用作为对电极(CE)的金属 锂、作为参比电极(RE)的金属锂、和在碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯=30:70(体积基准)的混 合溶剂中含有约lmol/L的LiPF fJ^电解液,构建三极单元电池。将该单元电池的SOC值,以 该单元电池的理论容量为基准,按5%的量从SOCO%调整至S0C100%。SOC的调整,可以通 过例如使用一般的充放电装置、恒电位仪在WE与CE之间恒流充电而进行。并且,测定将调 整为各SOC值的单元电池放置1小时后的WE与RE之间的电位,将该电位作为该SOC值的 上述正极活性物质的工作电位(vs.Li/Li+)即可。再者,一般地在S0C0%~100%之间,正 极活性物质的工作电位成为最高的是包含S0C100%的范围,因此通常能够通过S0C100% (即满充电状态)时的正极活性物质的工作电位,来掌握该正极活性物质的工作电位的上 限(例如是否为4. 2V以上)。
[0078] 作为导电剂,可
当前第3页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1