非水电解质二次电池的制作方法_3

文档序号:9566081阅读:来源:国知局
娃(二氧化娃)、氧化铁(二氧化铁)、氧化错(二氧化错)、氧化儀、氧化 锭和铁酸侣等的粉末。它们可W单独使用1种,也可W混合使用2种W上。从电池内部环 境的化学稳定性的观点出发,作为含有金属氧化物的层中所含的金属氧化物粉末优选氧化 侣、氧化娃和氧化铁,更优选氧化侣。再者,在本发明中,金属氧化物都包括它们的水合物, 例如,氧化侣包括由Al2〇3?&0的组成表示的氧化侣一水合物(勃姆石)等氧化侣的水合 物。
[0063] 从涂布面的平滑性和与电解液接触的表面积的增加的观点出发,含有金属氧化物 的层中所含的金属氧化物粉末和无机填料中,一次粒子的体积平均粒径优选为LOymW 下,更优选为0. 5ymW下。其下限并不特别限定,但优选为例如0. 05ymW上。 W64] 含有金属氧化物的层中所含的粘结剂可W与正极10和负极的情况同样地使用氣 系高分子化合物、橡胶系高分子化合物等。具体而言,作为氣系高分子化合物可举出PTFE、 PVdF或它们的改性体等,作为橡胶系高分子化合物可举出乙締-丙締-异戊二締共聚物、乙 締-丙締-下二締共聚物、SBR等。它们可W单独使用1种,也可W混合使用2种W上。另 夕F,粘结剂可W与CMC、PEO等增粘剂并用。粘结剂的含量相对于含有金属氧化物的层的总 量优选为0.1质量% ^上10质量% ^下,更优选为5质量% ^下。如果粘结剂的含量超过 10质量%,则粘结剂会覆盖金属氧化物粉末的表面,与电解液的接触面减少,将吸附于憐酸 醋化合物的水限制住的作用降低,如果低于0.1质量%,则不能发挥粘结剂的效果。
[0065] 在电极体中,含有金属氧化物的层可W设置在正极、负极和隔板的至少1个的表 面,另外,也可W作为与正极、负极和隔板的任一个都独立的片,介于正极与负极之间。含有 金属氧化物的层可W仅为1层,也可W为多层。含有金属氧化物的层优选设于正极与隔板 之间。运是因为由此能够有效地将向负极移动的水在正极附近限制住。
[0066] 含有金属氧化物的层,例如可W将包含上述金属氧化物粉末、粘结剂、和根据需要 含有的无机或有机填料的原料,向正极、负极和隔板的至少1个的表面上诱铸而设置。更具 体而言,将金属氧化物粉末和粘结剂等的原料与液态成分混合,调制糊或浆液,将其涂布在 正极、负极和隔板的至少1个的表面上,然后通过干燥除去液态成分。上述原料与液态成分 的混合可W使用例如双臂捏合机进行,上述糊或浆液的涂布可W使用例如刮刀、模具涂布 机进行。
[0067] 独立的片状的含有金属氧化物的层,例如可W如下述那样制造。与上述同样地,将 金属氧化物粉末和粘结剂等原料与液态成分混合,调制糊或浆液,将其涂布于平坦的基材 上,然后通过干燥除去液态成分。接着,通过将由包含金属氧化物粉末和粘结剂的含有金属 氧化物的层制成的片从基材剥离,得到片状的含有金属氧化物的层。将运样制造出的片状 的含有金属氧化物的层配置在正极与负极之间,例如在正极与隔板之间、或负极与隔板之 间配置由含有金属氧化物的层制成的片,制造非水电解质二次电池即可。作为此时的基材, 可举出例如玻璃板、不诱钢(SU巧制的板。
[0068] 含有金属氧化物的层,其层厚优选为1~10ym,更优选为3~5Jim。如果含有金 属氧化物的层过薄,则不能充分得到利用含有金属氧化物的层捕捉水的效果。另一方面,如 果含有金属氧化物的层过厚,则含有金属氧化物的层变脆,并且电极体的能量密度降低。 W例[非水电解质]
[0070] 非水电解质包含非水溶剂、和溶解于非水溶剂的电解质盐。作为非水溶剂,可举出 环状碳酸醋类、链状碳酸醋类、簇酸醋类、环状酸类、链状酸类、乙腊等腊类、和二甲基甲酯 胺等酷胺类、W及将运些化合物中的氨原子用氣原子等面素原子取代了的面素取代体。它 们可W使用1种,也可W组合使用2种W上。另外,非水电解质不限定于液体电解质(非水 电解液),可W是使用了凝胶状聚合物等固体电解质。
[0071] 作为上述环状碳酸醋类的例子,可举出碳酸亚乙醋巧C)、碳酸亚丙醋、碳酸亚下醋 等。它们之中特别优选EC。作为上述链状碳酸醋类的例子,可举出碳酸二甲醋值MC)、碳酸 甲乙醋(EMC)、碳酸二乙醋、碳酸甲丙醋、碳酸乙丙醋、甲基异丙基碳酸醋等。它们之中,特别 优选DMC、HMC。
[0072] 作为上述簇酸醋类的例子,可举出乙酸甲醋、乙酸乙醋、乙酸丙醋、丙酸甲醋、丙酸 乙醋、丫-下内醋等。作为上述环状酸类的例子,可举出1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧 戊环、四氨巧喃、2-甲基四氨巧喃、环氧丙烷、1,2-环氧下烧、1,3-二芳恶;烧、1,4-二巧惡;烧、 1,3, 5-S巧惡;焼、巧喃、2-甲基巧喃、1,8-按树脑、冠酸等。作为上述链状酸类的例子,可举 出1,2-二甲氧基乙烧、二乙酸、二丙酸、二异丙酸、二下酸、二己酸、乙基乙締基酸、下基乙 締基酸、甲基苯基酸、乙基苯基酸、下基苯基酸、戊基苯基酸、甲氧基甲苯、苄基乙基酸、二苯 基酸、二苄基酸、邻二甲氧基苯、1,2-二乙氧基乙烧、1,2二下氧基乙烧、二甘醇二甲基酸、 二甘醇二乙基酸、二甘醇二下基酸、1,1-二甲氧基甲烧、1,1-二乙氧基乙烧、=甘醇二甲基 酸、四甘醇二甲基酸等。
[0073] 作为优选的非水溶剂的具体例,可举出包含碳酸亚乙醋巧C)、碳酸甲乙醋(EMC)、 和碳酸二甲醋值MC)的组合。该情况下,EC、EMC和DMC的含量相对于非水溶剂的总量分别 优选为10~40质量%、15~45质量%和20~50质量%。
[0074] 作为电解质盐可W使用碱金属盐,优选裡盐。作为裡盐,可W使用在W往的非 水电解质二次电池中作为支持盐一般所使用的裡盐。作为具体例,可举出LiPFe、LiBF4、 LiAsFe、LiCl〇4、LiCFsSOs、LiN(FS〇2)2、LiN(CiF2wS〇2) (CmF2m+iS〇2) (1、m为IW上的整数)、 LiC(CpF2wS〇2) (CqF2wS〇2) (CAwSOz) (P、q、r为IW上的整数)、Li怔也〇4)2](双草酸棚酸 裡化iBOB))、Li怔也〇4)Fz]、Li[P也04)FJ、Li[P也04) 2?2]等。运些裡盐可W使用1种,也 可W组合使用2种W上。
[0075] 非水电解质中可W含有出于在正极或负极上形成良好的被膜等目的而使用的添 加剂。作为添加剂,可W使用碳酸亚乙締醋(VC)、亚硫酸乙締醋巧巧、环己苯(CHB)、和它们 的改性体等。添加剂可W单独使用仅1种,也可W组合使用2种W上。添加剂在电解液中 所占的比例不特别限定,但相对于电解液的总量优选为0. 05~10质量%左右。
[0076][实施例]
[0077]W下,列举实施例和比较例,对本发明进行更具体详细的说明,但本发明并不限定 于W下的实施例。W下,为评价阻燃剂的效果,制作了用作实施例1~2和比较例1~3的 非水电解质二次电池。非水电解质二次电池的具体制作方法如下所述。 阳07引 < 实施例1 >
[0079][正极的制作]
[0080] 作为正极活性物质,使用由组成式^化。.35(:0。.35111。.3〇2表示的含有裡的过渡金属 氧化物。正极如W下那样制作。首先,将各成分混合W使组成式LiNiu.3eC〇a3eMnu.3〇2所表示 的正极活性物质成为92质量%、作为导电剂的乙烘黑成为5质量%、作为粘结剂的聚偏二 氣乙締粉末成为3质量,得到了合剂。在该合剂中混合相对于合剂为3质量%的由上述式 (4)表示的myo-肌醇-六憐酸巧?儀复盐,将其进一步与N-甲基-2-化咯烧酬(NI巧溶液 混合,调制了浆液。采用刮涂法将该浆液涂布于厚度为15ym的侣制正极集电体的两面,形 成了正极活性物质层。然后,使用压缩漉压缩,制作了正极。
[0081] [负极的制作]
[0082] 作为负极活性物质,准备天然石墨、人造石墨、W及用无定形碳被覆了表面的人造 石墨运3种,使用各种混合而成的物质。负极如W下那样制作。首先,进行混合W使负极活 性物质成为98质量%、作为粘结剂的苯乙締-下二締共聚物(SBR)成为1质量%、作为增 粘剂的簇甲基纤维素(CMC)成为1质量%,将该混合物与水混合,调制浆液,采用刮涂法将 该浆液涂布于厚度为10ym的铜制负极集电体的两面,形成了负极活性物质层。
[0083]进行混合W使氧化侣粉末(体积平均粒径为0. 3ym)成为97质量%、作为粘结剂 的苯乙締-下二締共聚物(SBR)成为3质量%,将该混合物与作为分散介质的水混合,调制 了含有金属氧化物的层的浆液。将该含有金属氧化物的层的浆液W覆盖负极活性物质层 的方式涂布于上述制作出的负极的两面。将涂布了含有金属氧化物的层的浆液的负极在 85°C、真空减压下干燥1小时,形成了含有金属氧化物的层。含有金属氧化物的层的层厚为 4ym。然后,使用压缩漉压缩至规定的密度,制作了负极。
[0084][电解液的制作]
[0085]在将碳酸亚乙醋巧C)、碳酸甲乙醋(EMC)和碳酸二甲醋值MC)W3:3:4的质量比 混合而成的非水溶剂
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