非水电解液二次电池及其制造方法_2

文档序号:9583756阅读:来源:国知局
029] 该非水电解液二次电池,在负极合剂层中的负极活性物质的表面形成有至少包含 棚和钢的被膜,上述钢的量A与棚的量B之比A/B小于0. 1。因此,在负极活性物质的表面 生成的被膜,处于其被膜量的参差变动受到了抑制的状态(优选为在电极体的宽度方向上 被膜均匀的状态)。具备被膜量的参差变动受到了抑制的电极体的非水电解液二次电池,防 止了在充放电时电流局部地集中,因此来自于电荷载体的物质(例如金属裡)的析出受到 抑制。该非水电解液二次电池能够采用上述的本发明的制造方法很好地制造。
[0030] 在此公开的非水电解液二次电池的一优选方式中,上述正极具备正极集电体和在 该正极集电体的表面上形成的至少包含正极活性物质的正极合剂层,上述正极活性物质是 裡过渡金属复合氧化物。在另一优选方式中,上述负极,在上述负极合剂层中含有粘结剂, 上述粘结剂是苯乙締下二締橡胶。另外,在另一优选方式中,上述电极体还具备配置于上述 正极与上述负极之间的隔板。另外,在另一优选方式中,上述非水电解液包含双草酸棚酸 裡。
[0031] 如上所述,在此公开的任一非水电解液二次电池或采用在此公开的任一制造方法 而得到的非水电解液二次电池(例如裡离子二次电池),至少包含棚和钢的被膜在负极活 性物质的表面W优选的状态(被膜量的参差变动不存在或少的状态)形成,因此可防止来 自于电荷载体的物质(例如金属裡)的析出,成为电池性能优异的非水电解液二次电池。因 此,能够作为车辆(典型地为汽车,特别是混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车运样的 具备电动机的汽车)的驱动电源。另外,作为本发明的另一侧面,提供具备采用在此公开的 任一制造方法而得到的非水电解液二次电池(可W是多个(例如40~80个)电池典型地 串联而成的电池组的形态)作为驱动电源的车辆。
【附图说明】
[0032] 图1是示意性地表示本发明的一实施方式设及的非水电解液二次电池的外形的 立体图。
[0033] 图2是沿着图1中的II-II线的截面图。
[0034] 图3是示意性地表示本发明的一实施方式设及的卷绕电极体的结构的截面图。
[0035] 图4是用于说明本发明的一实施方式设及的非水电解液二次电池的制造方法的 流程图。
[0036] 图5是示意性地表示具备本发明设及的非水电解液二次电池的车辆(汽车)的侧 面图。
【具体实施方式】
[0037] W下,对本发明的优选实施方式进行说明。再者,本说明书中没有特别提及的事项 W外的且本发明的实施所需的事项,可作为基于该领域的现有技术的本领域技术人员的设 计事项来掌握。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域的技术常识来实施。
[0038] 作为在此公开的制造非水电解液二次电池的方法的优选实施方式之一,W制造裡 离子二次电池的方法为例进行详细说明,但并不意图将本发明的适用对象限定于该种类的 二次电池。也能够适用于例如W其它金属离子(例如儀离子)为电荷载体的非水电解液二 次电池。
[0039] 在此公开的非水电解液二次电池(裡离子二次电池)的制造方法,如图4所示,包 括正负极准备工序(SlO)、化成分除去工序(S20)、电极体制作工序(S30)、组装体制作工序 (S40)、注入工序(S50)和充放电工序(S60)。
[0040] <正负极准备工序(SlO)〉
[0041] 首先,对正负极准备工序(SlO)进行说明。在本实施方式中,作为正负极准备工 序,准备包含正极活性物质的正极和包含负极活性物质的负极。在一优选实施方式中,包括 还准备将被配置于上述正极与上述负极之间的隔板的工序。
[0042] 在此公开的裡离子二次电池的正极,具备正极集电体和在该正极集电体的表面上 形成的至少包含正极活性物质的正极合剂层。正极合剂层中除了正极活性物质W外,可根 据需要含有导电材料、粘结剂(粘合剂)等任意成分。
[0043] 作为上述正极集电体,与W往的裡离子二次电池的正极所使用的正极集电体同 样,采用侣或W侣为主体的侣合金。正极集电体的形状会根据裡离子二次电池的形状等而 不同,因此不特别限制,可W是锥状、片状、棒状、板状等各种形态。
[0044] 作为上述正极活性物质,是能够吸藏和放出裡离子的材料,可举出包含裡元素和 一种或两种W上过渡金属元素的含有裡的化合物(例如裡过渡金属复合氧化物)。例如,可 举出裡儀复合氧化物(例如LiNi化)、裡钻复合氧化物(例如LiCo〇2)、裡儘复合氧化物(例 如LiMri2〇4)或裡儀钻儘复合氧化物(例如LiNii/3C〇i/3Mni/3〇2)之类的S元系的含有裡的复 合氧化物。
[004引 另外,也可W采用由通式LiMP04、LiMV04或Li2MSi04(式中的M是Co、Ni、Mn、Fe之 中的至少一种W上的元素)等表示的聚阴离子系化合物(例如LiFeP04、LiMnP04、LiFeV04、LiMnV04、Li2FeSi04、Li2MnSi04、Li2CoSi04)作为上述正极活性物质。
[0046] 上述正极活性物质可采用各种方法制造。如果W正极活性物质是裡儀钻儘复合氧 化物的情况为例进行说明,则能够通过例如下述方式得到裡儀钻儘复合氧化物:调制W目 标摩尔比包含Ni、Co和Mn的氨氧化物(例如由Nii/3C〇i/3Mrii/3(0H)2表示的NiCoMn复合氨 氧化物),W该氨氧化物与裡源的摩尔比成为目标值的方式进行混合并烧成。上述NiCoMn 复合氨氧化物,可W优选采用例如共沉淀法来调制。上述烧成典型地在氧化性气氛中(例 如大气中)进行。作为烧成溫度优选为700°C~1000°C。共沉淀法中,例如使用浓度较高 的氨氧化钢调制NiCoMn复合氨氧化物,因此如上述那样生成的裡儀钻儘复合氧化物,有包 含大量作为杂质的钢成分(例如Na2S〇4)的倾向。
[0047] 作为上述导电材料,只要是W往运种裡离子二次电池中所使用的导电材料即可, 不特别限定于特定的导电材料。例如,可W使用碳粉末、碳纤维等碳材料。作为碳粉末,可 W使用各种炭黑(例如乙烘黑、炉黑、科琴黑等)、石墨粉末等碳粉末。其中作为优选的碳粉 末可举出乙烘黑(AB)。运样的导电材料可W单独使用一种或适当组合两种W上使用。
[0048] 作为上述粘结剂(粘合剂),可W适当采用与一般的裡离子二次电池的正极所 使用的同样的粘结剂。例如,在使用溶剂系的糊状组合物(糊状组合物包括浆液状组合 物和墨状组合物)作为形成上述正极合剂层的组合物的情况下,可W使用聚偏二氣乙締 (PVD巧、聚偏二氯乙締(PVDC)等的溶解于有机溶剂(非水溶剂)中的聚合物材料。或者, 在使用水系的糊状组合物的情况下,可优选采用水溶性(溶解于水的)的聚合物材料或水 分散性(在水中分散的)的聚合物材料。例如,可举出聚四氣乙締(PTFE)、簇甲基纤维素 (CMC)、苯乙締下二締橡胶(SBR)等。再者,上述中例示的聚合物材料,除了用作粘结剂W夕F,有时也可用作上述组合物的增粘剂等其它添加剂。
[0049] 在此,"溶剂系的糊状组合物"的概念是指正极活性物质的分散介质主要是有机溶 剂(非水溶剂)的组合物。作为有机溶剂,可W使用例如N-甲基-2-化咯烧酬(NMP)等。 "水系的糊状组合物"的概念是指使用了水或W水为主体的混合溶剂作为正极活性物质的 分散介质的组合物。作为构成该混合溶剂的除了水W外的溶剂,可W适当选择能够与水均 匀混合的有机溶剂(低级醇、低级酬等)的一种或两种W上使用。
[0050] 在此公开的正极,可W按照例如大致W下步骤很好地制造。调制使上述的正极活 性物质、导电材料、和对于有机溶剂为可溶性的粘结剂等分散于有机溶剂中而成的糊状的 正极合剂层形成用组合物。将调制好的组合物涂布于正极集电体并使其干燥后,进行压缩 (社制),由此能够制作具备正极集电体和在该正极集电体上形成的正极合剂层的正极。运 样制作出的正极,作为不可避免的杂质可包含钢(化)成分。再者,本实施方式中,作为不可 避免的杂质的钢(化)成分是指可溶解于非水电解液中的成分。W下,只要没有特别说明则 是同样的。
[0051] 在此公开的裡离子二次电池的负极,具备负极集电体和在该负极集电体的表面上 形成的至少包含负极活性物质的负极合剂层。负极合剂层中除了负极活性物质W外,可根 据需要含有粘结剂、增粘剂等任意成分。
[0052] 作为上述负极集电体,与W往的裡离子二次电池的负极所使用的集电体同样,可 优选采用包含导电性良好的金属的导电性构件。例如,可W使用铜、儀或W它们为主体的合 金。负极集电体的形状可W与正极集电体的形状相同。
[0053] 作为上述负极活性物质,可W不特别限定地使用一直W来裡离子二次电池所使用 的材料的一种或两种W上。例如,可举出至少一部分包含石墨结构(层状结构)的粒子状 (或球状、鱗片状)的碳材料、裡过渡金属复合氧化物((例如LiJisOiz等的裡铁复合氧化 物)、裡过渡金属复合氮化物等。作为碳材料,可举出例如天然石墨、人造石墨(人工石墨)、 难石墨化碳(硬碳)、易石墨化碳(软碳)等。负极活性物质的平均粒径(中位径d50)例 如大致为Iym~50ym(通常为Sym~30ym)的范围内。再者,平均粒径可W通过市售 的各种基于激光衍射散射法的粒度分布测定装置而容易地测定。另外,可W用非晶质碳膜 被覆上述负极活性物质的表面。例如,通过在负极活性物质中混合渐青并进行赔烧,可W得 到至少一部分由非晶质碳膜被覆了的负极活性物质。
[0054] 作为上述粘结剂,可W适当采用与一般的裡离子二次电池的负极所使用的同样的 粘结剂。例如,为了形成负极合剂层而使用水系的糊状组合物的情况下,可优选采用水溶性 的聚合物材料或水分散性的聚合物材料。作为水分散性的聚合物,可例示苯乙締下二締橡 胶(S
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