锂二次电池用正极活性物质、正极以及二次电池的制作方法_3

文档序号:9621200阅读:来源:国知局
] 作为电极组4的形状,例如可以举出将电极组4在垂直于卷绕轴的方向切断时的 截面形状为圆形、楕圆形、长方形、圆角长方形的柱状体形状。
[0082] 另外,作为具有这样的电极组4的锂二次电池的形状,可以采用国际电气标准会 议(IEC)确定的针对电池的规格IEC60086或JIS C 8500所规定的形状。例如可以举出圆 筒型、方型等形状。
[0083] 进而,锂二次电池不限定于上述卷绕型的构成,可以为反复重叠正极、隔板、负极、 隔板的层叠结构而得的层叠型构成。作为层叠型的锂二次电池,可以举出所谓的硬币电池、 纽扣电池、纸(或薄板)电池。
[0084] 以下依次对各构成进行说明。
[0085] (正极)
[0086] 本实施方式的正极可以通过首先调整包含正极活性物质、导电材料以及粘合剂的 正极合剂、使正极集电体载持正极合剂而制造。
[0087] (导电材料)
[0088] 作为本实施方式的正极具有的导电材料,可使用碳材料。作为碳材料,可以举出石 墨粉末、炭黑(例如乙炔黑)、纤维状碳材料等。炭黑为微粒,表面积大,所以少量添加到正 极合剂中就能够提高正极内部的导电性,使充放电效率以及输出特性提高,如果过多添加, 则粘合剂所产生的正极合剂和正极集电体的粘结力、以及正极合剂内部的粘结力均降低, 反而导致内部电阻增加。
[0089] 正极合剂中的导电材料的比例优选相对于正极活性物质100质量份为5质量份~ 20质量份。作为导电材料使用石墨化碳纤维、碳纳米管等纤维状碳材料的情况下,也可以降 低该比例。
[0090] (粘合剂)
[0091] 作为本实施方式的正极具有的粘合剂,可使用热塑性树脂。作为该热塑性树脂,可 以举出聚偏氟乙烯(以下有时称为PVdF)、聚四氟乙烯(以下有时称为PTFE)、四氟乙烯?六 氟丙烯?偏氟乙烯系共聚物、六氟丙烯?偏氟乙烯系共聚物、四氟乙烯?全氟乙烯基醚系共 聚物等氟树脂;聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂。
[0092] 这些热塑性树脂可以将2种以上混合使用。作为粘合剂使用氟树脂以及聚烯烃树 月旨,使相对于正极合剂整体的氟树脂的比例为1质量%~10质量%、聚烯烃树脂的比例为 0. 1质量%~2质量%以下,由此能够得到与正极集电体的密合力以及正极合剂内部的结 合力均高的正极合剂。
[0093] (正极集电体)
[0094] 作为本实施方式的正极具有的正极集电体,可以使用以Al、Ni、不锈钢等金属材料 为形成材料的带状部件。其中,从加工容易、廉价的观点考虑,优选以A1为形成材料,并加 工成薄膜状。
[0095] 作为使正极集电体载持正极合剂的方法,可以举出将正极合剂加压成型在正极集 电体上的方法。另外,使用有机溶剂将正极合剂制成糊,将得到的正极合剂糊涂布在正极集 电体的至少一侧并使其干燥,进行加压固定,由此可以使正极集电体载持正极合剂。
[0096] 将正极合剂制成糊的情况下,作为可使用的有机溶剂,可以举出N,N-二甲基氨基 丙基胺、二乙撑三胺等胺系溶剂;四氢呋喃等醚系溶剂;甲基乙基酮等酮系溶剂;乙酸甲酯 等酯系溶剂;二甲基乙酰胺、N-甲基一 2 -吡咯烷酮(以下有时称为NMP)等酰胺系溶剂。
[0097] 作为将正极合剂糊涂布于正极集电体的方法,例如可以举出狭缝模涂布法、筛网 涂布法、幕帘涂布法、刮刀涂布法、凹版涂布法以及静电喷雾法。
[0098] 通过以上列举的方法,能够制造正极。
[0099] (负极)
[0100] 本实施方式的锂二次电池具有的负极只要电位比正极低、能够掺杂且脱掺杂锂离 子即可,可以举出包含负极活性物质的负极合剂被载持在负极集电体上而形成的电极以及 由负极活性物质单独形成的电极。
[0101] (负极活性物质)
[0102] 作为负极具有的负极活性物质,可以举出碳材料、硫属化合物(氧化物、硫化物 等)、氮化物、金属或合金等电位比正极低、能够掺杂且脱掺杂锂离子的材料。
[0103] 作为能够用作负极活性物质的碳材料,可以举出天然石墨、人造石墨等石墨、焦炭 类、炭黑、热解碳类、碳纤维以及有机高分子化合物烧成体。
[0104] 作为能够用作负极活性物质的氧化物,可以举出Si02、SiO等以式SiO x(此处,X 为正实数)表示的硅的氧化物;Ti02、Ti0等以式TiOx(此处,X为正实数)表示的钛的氧 化物;V205、V02等以式VO x(此处,X为正实数)表示的钒的氧化物;Fe304、Fe20 3、FeO等以式 FeOx(此处,x为正实数)表示的铁的氧化物;Sn02、SnO等以式SnOx(此处,x为正实数)表 不的锡的氧化物;W03、?02等以通式W0X(此处,X为正实数)表不的妈的氧化物;Li 4Ti5012、 LiV02等含有锂和钛或钒的复合金属氧化物。
[0105] 作为能够用作负极活性物质的硫化物,可以举出Ti2S3、TiS 2、TiS等以式TiSx(此 处,x为正实数)表示的钛的硫化物;V3S4、VS2、VS等以式VS X(此处,x为正实数)表示的钒 的硫化物;Fe3S4、FeS2、FeS等以式FeSx (此处,X为正实数)表示的铁的硫化物;M〇2S3、M〇S2等以式MoSx(此处,X为正实数)表示的钼的硫化物;SnS2、SnS等以式SnS x(此处,X为正 实数)表不的锡的硫化物;WS2等以式WS x (此处,X为正实数)表不的妈的硫化物;Sb2S3等 以式SbSx(此处,X为正实数)表示的锑的硫化物;Se5S3、SeS 2、SeS等以式SeSx(此处,X为 正实数)表示的硒的硫化物。
[0106] 作为能够用作负极活性物质的氮化物,可以举出Li3N、Li3_ xAxN(此处,A为Ni以 及Co中的任一方或两方,0 < X < 3。)等含锂的氮化物。
[0107] 这些碳材料、氧化物、硫化物、氮化物可以仅使用1种,也可以将2种以上并用。另 外,这些碳材料、氧化物、硫化物、氮化物可以为结晶质或非晶质中的任一种。
[0108] 另外,作为能够用作负极活性物质的金属,可以举出锂金属、硅金属以及锡金属 等。
[0109] 作为能够用作负极活性物质的合金,可以举出Li 一 Al、Li 一 Ni、Li 一 Si、Li 一 Sn、Li - Sn - Ni 等裡合金;Si - Zn 等娃合金;Sn - Mn、Sn - Co、Sn - Ni、Sn - Cu、Sn - La等锡合金;Cu2Sb、1^3附23]17等合金。
[0110] 这些金属、合金可以在加工成例如箱状后,主要是单独用作电极。
[0111] 上述负极活性物质中,基于在充电时从未充电状态到充满电状态负极的电位几乎 没有变化(电位平坦性良好)、平均放电电位低、重复充放电时的电容维持率高(循环特性 良好)等理由,优选使用以天然石墨、人造石墨等石墨为主成分的碳材料。作为碳材料的形 状,例如可以为天然石墨之类的薄片状、中间相炭微球之类的球状、石墨化碳纤维之类的纤 维状或微粉末的凝集体等中的任一种。
[0112] 上述负极合剂可根据需要含有粘合剂。作为粘合剂,可以举出热塑性树脂,具体而 言可以举出PVdF、热塑性聚酰亚胺、羧甲基纤维素、聚乙烯以及聚丙烯。
[0113] (负极集电体)
[0114] 作为负极具有的负极集电体,可以举以Cu、Ni、不锈钢等金属材料为形成材料的带 状部件。其中,从难以与锂一起加工成合金、容易进行加工的观点考虑,优选以Cu为形成材 料,并加工成薄膜状。
[0115] 作为使这样的负极集电体载持负极合剂的方法,与正极同样,可以举出利用加压 成型的方法、使用溶剂等制成糊并涂布在负极集电体上、干燥后进行加压而压接的方法。
[0116] (隔板)
[0117] 作为本实施方式的锂二次电池具有的隔板,例如可以使用由聚乙烯、聚丙烯等聚 烯烃树脂、氟树脂、含氮芳香族聚合物等材质形成的、具有多孔膜、无纺布、织布等形态的材 料。另外,可以将这些材质使用2种以上形成隔板,也可以将这些材料层叠形成隔板。
[0118] 作为隔板,可以举出例如日本特开2000 - 30686号公报、日本特开平10 - 324758 号公报等中记载的隔板。从电池的体积能量密度提高、内部电阻降低方面考虑,优选在确 保机械强度的前提下,尽可能减小隔板的厚度,优选为5~200 μ m的程度,更优选为5~ 40 μ m的程度。
[0119] 隔板优选具有含有热塑性树脂的多孔膜。在锂二次电池中,优选具有如下功能, 即,在因正极一负极间的短路等原因,在电池内流过异常电流时,阻断短路部位的电流、阻 止(关闭)过大电流。此处,关闭如下实现:在因短路导致短路部位的隔板过热、超过预先 设定的使用温度的情况下,隔板中的多孔膜软化或融化而将微细孔封堵。优选在隔板被关 闭后,即使电池内的温度上升至一定程度的高温,也不会因为该温度而发生膜破裂,并且维 持关闭状态。
[0120] 作为这样的隔板,可以举出耐热多孔层和多孔膜层叠而成的层叠膜。通过将这样 的层叠膜用作隔板,能够进一步提高本实施方式中的二次电池的耐热性。层叠膜中,耐热多 孔层可以被层叠在多孔膜的两面。
[0121] (层叠膜)
[0122] 以下,对上述耐热多孔层和多孔膜彼此层叠而成的层叠膜进行说明。
[0123] 在被用作本实施方式的锂二次电池的隔板的层叠膜中,耐热多孔层是耐热性比多 孔膜高的层。耐热多孔层可以由无机粉末形成(第一耐热多孔层),也可以由耐热树脂形成 (第二耐热多孔层),还可以包含耐热树脂和填充剂而形成(第三耐热多孔层)。耐热多孔 层含有耐热树脂,由此能够通过涂布等容易的方法而形成耐热多孔层。
[0124] (第一耐热多孔层)
[0125] 耐热多孔层由无机粉末形成的情况下,作为耐热多孔层中使用的无机粉末,例如 可以举出由金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等无机物 形成的粉末,其中,优选使用由导电性低的(绝缘体的)无机物形成的粉末。作为具体例, 可以举出由氧化铝、二氧化硅、二氧化钛或碳酸钙等形成的粉末。这样的无机粉末可以单独 使用,也可以将2种以上混合使用。
[0126] 这些无机粉末中,因为化学稳定性高,所以优选氧化铝粉末。另外,更优选构成无 机粉末的粒子全部为氧化铝粒子,进一步优选为构成无机粉末的粒子全部为氧化铝粒子, 其中的一部分或全部为大致球状的氧化铝粒子。
[0127] (第二耐热多孔层)
[0128] 耐热多孔层由耐热树脂形成的情况下,作为耐热多孔层中使用的耐热树脂,可以 举出聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、聚缩醛、聚砜、聚苯硫醚、聚醚酮、芳香族 聚酯、聚醚砜以及聚醚酰亚胺。为了进一步提高层叠膜的耐热性,优选聚酰胺、聚酰亚胺、聚 酰胺酰亚胺、聚醚砜以及聚醚酰亚胺,更优选聚酰胺、聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺。
[0129] 作为耐热多孔层中使用的耐热树脂,更优选为芳
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