直径：〇. 005 y m)，且平均一次颗粒 直径为0.1 ym。在n-甲基吡咯烷酮（NMP)溶剂中散布87重量份数的这种活性材料、3重 量份数的碳纤维和5重量份数的石墨粉作为导电剂，以及5重量份数的PVdF作为胶合剂以 制备浆料，碳纤维是通过气相沉积方法生产的，具有〇. I ym的纤维直径。将获得的料浆涂 覆到作为集电器的15 ym厚铝合金箱（纯度：99%)的两个表面上，接着进行干燥和压制以 生产正电极，其中一个表面上的正电极层厚度为43 ym，并具有2. 2g/cm3的密度。正电极层 的比表面积为5m2/g。之后，将铝制带形正电极引线焊接到铝合金箱（集电器）以将它们电 连接。
[0094] 〈负电极的生产〉
[0095] 制备尖晶石型锂-钛氧化物（Li4/3Ti5/304)作为负电极活性材料，其平均一次颗粒 直径为0. 3ym，BET比表面积为15m2/g，锂电荷电势为1.55V(相对于Li/Li+而言）。以 95:3:2的比例配制活性材料、作为导电剂的平均颗粒直径为6 y m的石墨粉以及用作胶合 剂的PVdF，并在n-甲基吡咯烷酮（NMP)溶剂中散布它们。利用球磨机以1000 rpm的速率对 获得的悬浮液搅拌2小时，以制备浆料。将获得的料浆涂覆到作为集电器的15 y m厚铝合 金箱（纯度：99. 3% )的两个表面上，接着进行干燥和压制以生产负电极，其中一个表面上 的负电极层厚度为59 ym，并具有2. 2g/cm3的密度。负电极层的孔隙度按体积计算更优选 为35%。而且，负电极层的比表面积（每Ig负电极层的表面面积）为10m 2/g。之后，将铝 制带形负电极引线焊接到铝合金箱（集电器）以将它们电连接。
[0096] 下面将描述测量负电极活性材料颗粒的颗粒直径的方法。
[0097] 利用激光衍射型分布测量装置（商标：SALD-3000, Shimadzu公司制造）通过以下 方式测量负电极活性材料颗粒的颗粒直径。首先，在量杯中装入大约〇. Ig的样本、表面活 性剂和1到2ml的蒸馏水，并彻底搅拌混合物。然后，将混合物倒入搅拌水浴器中，以2秒 为间隔对发光分布测量64次，以分析粒度分布数据。
[0098] 在以下条件下测量使用N2吸收的负电极活性材料和负电极的BET比表面积。
[0099] 将Ig的粉末负电极材料或切割成2 X 2cm2尺寸的负电极中的两个用作样本。作为 用于测量BET比表面积的装置，使用Yuasa Ionics Inc.的产品并将氮气用作吸收气体。
[0100] 通过将实际获得的负电极层体积与孔隙度按体积计算为0%时获得的负电极层体 积进行比较，并从按体积计算孔隙度为〇%时获得的负电极层体积计算增加的体积作为孔 隙体积，从而确定负电极（负电极层）的孔隙度。负电极层的体积是形成于两个表面上的 负电极层体积之和。
[0101] 另一方面，制备隔板，其中，按重量计算占40%且平均颗粒直径为0.3 ym的氧化 铝颗粒承载于多孔层的精细网络上，多孔层由30 ym厚的聚乙烯制成并具有按体积计算 70%的孔隙度。利用以上正电极紧密覆盖隔板，并在隔板上重叠以上负电极，使其面对正电 极，螺旋地盘绕所获得的层压制件以生产电极组。此时，负电极的负电极层的面积（Sp)与 正电极的正电极层的面积（Sp)之比（Sn/Sp)被设置为0.98,布置这两个层，使得正电极层 覆盖在负电极层上，隔板插入其间。随后，在25kg/cm 2的压力下在80°C下对电极组进行热 处理，以生产平坦螺旋状电极组。此时，正电极层的宽度（Lp)为51mm，上述负电极层的宽度 (Ln)为 5〇mm，比值 Ln/Lp 为 0? 98〇
[0102] 接下来，进一步压制电极组以模制成平坦形状，然后容纳于0. 5mm厚铝合金（Al纯 度：99%)制成的矩形金属罐中。将非水电解质溶液注入矩形金属罐中以容纳其。通过以 30 :40 :30的体积比混合丙烯碳酸酯（PC)、y-丁内酯（BL)和乙烯碳酸酯（EC)以形成混合 溶剂，并在2. Omol/L的四氟硼酸锂（LiBF4)中溶解混合溶剂，从而制备出非水电解质溶液。 电解质溶液具有220°C的沸点。接下来，在金属罐的开口上设置铝矩形盖，使得盖的正电极 端子位于金属罐外部。通过超声波焊接在正电极端子正下方的位置将连接到金属罐中电极 组的正电极的正电极引线焊接到盖，并通过超声波焊接将连接到电极组的负电极的负电极 引线焊接到从盖的下表面暴露的负电极端子。之后，将盖配合到金属罐的开口中，通过激光 焊接将盖的外周焊接到金属罐的开口部分，以组装薄型非水电解质电池，该电池具有图中 所示的结构并具有16mm的厚度、40mm的宽度和60mm的高度。
[0103] (范例2到11和比较例1到5)
[0104] 利用与上述范例1中相同的方法组装15种薄型非水电解质电池，只是使用以下表 1所示的隔板、正电极活性材料和负电极活性材料。多孔层中散布的所有无机填料都是平均 颗粒直径为0. 3 y m的颗粒。
[0105] 在6A的电流下，25 °C下对范例1到11和比较例1到5中获得的非水电解质电池 均充电6分钟，达到2. 8V，然后在3A电流下放电到I. 5V，以测量放电容量。还在10秒内， 50%充电状态下测量这些电池中的每种的最大输出。之后，让电池完全充电，然后以5°C / min.的速率提高电池的温度到达200°C，以执行高温耐久性测试，测量电池的表面温度和 电池电压。
[0106] 在以下表2中示出了这些测试的结果。
[0107] 表 1
[0110] 由*1构成的正电极活性材料为LiNi1/3Mn1/3Co1/30 2
[0111]表 2
[0113] 从以上表1和2可以明白，范例1到11中获得的每种非水电解质电池比比较例I 到5中获得的每种非水电解质电池更能抵抗高温环境下短路的发生，并进一步减少了热产 生。此外，范例中获得的每种非水电解质电池输出性能优越。发现尤其是范例5、6、9和11 中获得的非水电解质均具有优异的输出性能。
[0114] 未描述以上每个实施例的实际情况来限制本发明，可以修改和实施结构元件而在 本发明的实践阶段中不脱离本发明的精神。而且，通过适当组合以上实施例中公开的多个 结构元件可以作出各种发明。例如，可以从这些实施例中所示的结构元件去除一些结构元 件。此外，可以适当地组合不同实施例中使用的结构元件。
【主权项】
1. 一种非水电解质电池，包括： 外部封装容器； 正电极，所述正电极容纳于该外部封装容器中并具有包含活性材料的正电极层； 负电极，所述负电极容纳于所述外部封装容器中并具有包含锂-钛氧化物作为活性材 料的负电极层； 隔板，所述隔板容纳于所述外部封装容器中并至少插入于所述正电极和所述负电极之 间；以及 容纳于所述外部封装容器中的非水电解质， 其中，所述负电极层的孔隙度按体积计算为20%到50%， 所述隔板包括多孔层和散布于所述多孔层中的无机氧化物填料，所述多孔层选自于纤 维素或聚烯烃或聚酰胺， 所述隔板按体积计算具有60%到80%的孔隙度， 所述无机氧化物填料选自于氧化铝或氧化锆，并且 所述无机氧化物填料是平均颗粒直径为〇. 1到I ym的颗粒。2. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述多孔层按体积计算具有70%到 80 %的孔隙度。3. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，基于所述多孔层和所述无机氧化物 填料的总量，按重量计算以10%到90%的比例在所述多孔层中散布所述无机氧化物填料。4. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，基于所述多孔层和所述无机氧化物 填料的总量，按重量计算以30%到60%的比例在所述多孔层中散布所述无机氧化物填料。5. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述多孔层的厚度为20到50 ym。6. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述锂-钛氧化物是具有尖晶石型结 构、锐钛矿结构、青铜结构或斜方锰矿型结构的锂-钛氧化物。7. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述正电极的活性材料是具有橄榄 石结构的锂-磷金属化合物或具有橄榄石结构的锂-锰复合氧化物。8. 根据权利要求7所述的非水电解质电池，其中，所述锂-磷金属化合物是锂-铁磷酸 盐。9. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，面积比Sn/Sp为0. 85到0. 999,其中 Sp表示所述正电极层的面积，Sn表示所述负电极层的面积。10. 根据权利要求9所述的非水电解质电池，其中，宽度比Ln/Lp为0. 85到0. 99,其中 Lp表示所述正电极层的宽度，Ln表示所述负电极层的宽度。11. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述负电极中的所述活性材料具有 0. 001到I ym的平均一次颗粒直径。12. 根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述负电极包括集电器和所述负电 极层，所述负电极层形成于所述集电器的一个表面或两个表面上，所述集电器由铝或铝合 金制成。
【专利摘要】一种非水电解质电池，包括：外部封装容器；正电极，所述正电极容纳于所述外部封装容器中并具有包含活性材料的正电极层；负电极，所述负电极容纳于所述外部封装容器中并具有包含锂-钛氧化物的负电极层；隔板，所述隔板容纳于所述外部封装容器中并至少插入于所述正电极和所述负电极之间；以及容纳于所述外部封装容器中的非水电解质。隔板包括由纤维素、聚烯烃或聚酰胺制成的多孔层和散布于多孔层中的无机氧化物填料，按体积计算具有60％到80％的孔隙度。
【IPC分类】H01M10/0587, H01M2/16, H01M4/485, H01M4/58, H01M10/0525
【公开号】CN105161704
【申请号】CN201510541073
【发明人】高见则雄, 稻垣浩贵
【申请人】株式会社东芝
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2009年2月25日
【公告号】CN101911373A, US20100297490, WO2009119262A1