锂二次电池及锂二次电池用电解液的制作方法_2

文档序号:9650757阅读:来源:国知局
的情 况下观察到的晶体结构固有的峰变宽进行确认。
[0048] 此外,作为负极活性物质,优选包含碳材料。作为碳材料,可列举出石墨、非晶质 碳、金刚石状碳、碳纳米管等。结晶性高的石墨导电性高,能够谋求负极活性物质层的集电 性的提高,结晶性低的非晶质碳能够抑制伴随充放电的负极活性物质层的劣化。负极活性 物质中的碳材料的含量优选为2质量%W上且50质量% ^下,更优选为2质量%W上且30 质量下。
[0049] 上述娃或氧化娃、金属、金属氧化物、碳材料为粒子状,则由于能够抑制负极活性 物质的伴随充放电的劣化,所W优选。作为粒子状的负极活性物质,越是伴随充放电的体积 变化大的物质,越是小径由于能够抑制由运些粒子的体积变化而引起的负极活性物质层的 体积变化,所W优选。具体而言,优选氧化娃的平均粒径小于碳材料的平均粒径、例如氧化 娃的平均粒径为碳材料的平均粒径的1/2W下。优选娃的平均粒径小于氧化娃的平均粒 径、例如娃的平均粒径为氧化娃的平均粒径的1/2W下。若将平均粒径控制在运样的范围, 则由充放电而引起的体积变化大的粒子变成小径,负极活性物质层的体积变化的缓和效果 大,能够得到能量密度、循环寿命和效率的平衡优异的二次电池。作为娃的平均粒径,具体 而言,例如为20ymW下由于可担保与集电体的接触,所W优选,更优选为15ymW下。
[0050] 此外,从抑制导电性的降低且抑制由充放电循环而引起的负极活性物质的劣化的 观点出发,也可W是非晶质氧化娃存在于娃的团簇的周围、且碳将其表面被覆的粒子状。作 为将娃系材料的粒子的表面被覆的碳被膜的厚度,为0. 1~5ym由于能够在抑制伴随充放 电的负极活性物质的劣化的同时提高导电性,所W优选。碳被膜的厚度的测定通过透射型 电子显微镜(TEM)观察来测定,可W采用对100粒子的测定值的平均值。
[0051] 作为具有在上述非晶质的氧化娃中分散有娃或金属的碳被膜的负极活性物质的 制造方法,可列举出日本特开2004-47404中记载的方法。具体而言,通过在甲烧气体等有 机物气体气氛中将氧化娃或金属氧化物进行CVD处理,从而可W在娃或金属的纳米团簇的 周围形成非晶质的氧化娃或金属氧化物,在其周围形成碳被膜。此外,可列举出将氧化娃或 金属氧化物、和娃或金属、和碳材料通过机械研磨混合的方法。作为具有运样的碳被膜的负 极活性物质的平均粒径,可列举出1~20ym左右。
[0052] 作为将上述负极活性物质粘合的负极粘合剂,可列举出例如聚偏氣乙締(PVdF)、 偏氣乙締-六氣丙締共聚物、偏氣乙締-四氣乙締共聚物、苯乙締-下二締共聚橡胶、聚四 氣乙締、聚丙締、聚乙締、聚酷亚胺、聚酷胺酷亚胺等。它们可W单独使用1种或将2种W上 组合使用。它们中,从粘合力的观点出发,优选包含聚酷亚胺、聚酷胺酷亚胺。从存在折衷 的关系的"充分的粘合力"和"高能量化"的观点出发,所使用的负极用粘合剂的量相对于 负极活性物质100质量份,优选为5~25质量份。
[0053] 支撑负极活性物质通过负极粘合剂而一体化的负极活性物质层的集电体只要是 具有能够与外部端子导通的导电性即可,从电化学的稳定性出发,优选侣、儀、铜、银或它们 的合金。作为其形状,可列举出锥、平板状、网眼状。作为集电体的厚度,可列举出5~30ym JjL-?"O
[0054] 上述负极可W在集电体上使用包含负极活性物质和负极粘合剂的负极活性物质 层用材料来制作。作为负极活性物质层的制作方法,可列举出刮刀法、模涂法等涂装法、CVD 法、瓣射法等。也可W在预先形成负极活性物质层后,通过蒸锻、瓣射等方法形成侣、儀或它 们的合金的薄膜,作为负极集电体。作为负极活性物质层的厚度,可列举出10~200ym左 右。 阳05引[正极]
[0056] 正极包含伴随充放电能够可逆地吸胆、放出裡离子的正极活性物质,具有正极活 性物质作为通过正极粘合剂一体化而得到的正极活性物质层而层叠于集电体上的结构。
[0057] 正极活性物质为在充电时将裡离子放出到电解液中、且在放电时从电解液 中吸胆裡的物质,可列举出LiMn〇2、LixMn2〇4(〇<X<2)等具有层状结构的儘酸裡、 或具有尖晶石结构的儘酸裡;LiCo〇2、LiNi〇2或将运些过渡金属的一部分用其他金属 置换而得到的物质;LiNii/3C〇i/3Mni/3〇2等特定的过渡金属不超过半数的裡过渡金属 氧化物;在运些裡过渡金属氧化物中与化学计量组成相比使Li过量的物质等。特别 优选^曰化0(:〇丫八15〇2(1《曰《1.2、0 + 丫 + 5=1、0>〇.7、丫《〇.。或 11口化0(:〇丫1115〇2(1《〇《1.2、0 + 丫 + 6=1、0>〇.6、丫《〇.。。正极活性物质 可W单独使用1种或将2种W上组合使用。
[0058] 作为将上述正极活性物质粘合而一体化的正极粘合剂,具体而言,可W使用与上 述负极粘合剂同样的物质。作为正极粘合剂,从通用性、低成本的观点出发,优选聚偏氣乙 締。所使用的正极粘合剂的量相对于正极活性物质100质量份,优选为2~10质量份。若 正极粘合剂的含量为2质量份W上,则活性物质彼此或活性物质与集电体的密合性提高, 循环特性变得良好,若为10质量份W下,则活性物质比率提高,能够提高正极容量。
[0059] 在上述正极活性物质层中,出于降低正极活性物质的阻抗的目的,也可W添加导 电辅助材料。作为导电辅助材料,可W使用石墨、炭黑、乙烘黑等碳质微粒。
[0060] 支撑正极活性物质通过正极粘合剂而一体化的正极活性物质层的集电体只要是 具有能够与外部端子导通的导电性即可,具体而言,可W使用与上述负极中使用的集电体 同样的物质。
[0061] 上述正极可W在集电体上使用包含正极活性物质和正极粘合剂的正极活性物质 层用材料来制作。对于正极活性物质层的制作方法,可W适用与负极活性物质层的制作方 法同样的方法。 阳06引[电解液]
[0063] 电解液由于能够在充放电时在正极负极中进行裡的吸胆和放出,所W是浸溃正极 和负极而能够将裡离子溶解的溶液,是在非水系的有机溶剂中溶解电解质而得到的溶液。
[0064] 上述电解液的溶剂优选在电池的工作电位下稳定,在电池的使用环境中,为低粘 度而能够浸溃电极。具体而言,可列举出碳酸丙二醇醋(PC)、碳酸乙二醇醋巧c)、碳酸下二 醇醋度C)、碳酸亚乙締醋(VC)等环状碳酸醋类;碳酸二甲醋值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳 酸乙基甲醋(EMC)、碳酸二丙醋值PC)等链状碳酸醋;碳酸丙二醇醋衍生物;甲酸甲醋、醋酸 甲醋、丙酸乙醋等脂肪族簇酸醋;等非质子性有机溶剂。它们可W单独使用1种或将2种W 上组合使用。它们中,优选碳酸乙二醇醋巧C)、碳酸丙二醇醋(PC)、碳酸下二醇醋度C)、碳 酸亚乙締醋(VC)、碳酸二甲醋值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸乙基甲醋(MEC)、碳酸二丙醋 值PC)等环状或链状碳酸醋。 W65] 作为电解液中包含的电解质,优选裡盐。作为裡盐,具体而言,可列举出LiPFe、 11八8尸6、^41(:14、^(:1〇4、118尸4、^訊尸6、^〔尸35〇3、^〔4尸95〇3、11佑尸35〇2)3、11^〔尸35〇2)2等。
[0066] 作为电解液中的电解质的浓度,优选为0.Olmol/LW上且3mol/LW下,更优选为 0. 5mol/LW上且1. 5mol/LW下。若电解质浓度为该范围,则能够谋求安全性的提高,能够 得到可靠性高、有助于环境负荷的减轻的电池。
[0067] 上述电解液包含式(1)所表示的不饱和憐酸醋。 W側[化学式3]
[0069]
[0070] 认为式(1)所表示的不饱和憐酸醋伴随电池的充放电而在负极活性物质表面不 饱和=键变成自由基,进行聚合反应而生成的聚合物将负极活性物质被覆,形成由聚合物 构成的均匀的厚度的被膜。认为该聚合物被膜使裡离子透过,而阻碍电解液的透过,其结果 是,能够抑制负极活性物质与电解液的反应,抑制由反复的充放电而引起的电池的容量的 降低。
[0071] 式(1)中,Ri~Rs独立地表示直接键合、或碳原子数为1~5的亚烷基。式(1) 所表示的不饱和憐酸醋为式中Ri~Rs表示亚甲基的式(2)所表示的化合物,运在负极活性 物质上形成均匀的膜的方面是优选的。 阳07引[化学式"
[0073]
[0074] 式(1)所表示的不饱和憐酸醋的电解液中的含量优选适当选择在负极活性物质 上形成适当的厚度的被膜的含量。电解液中包含的式(1)所表示的不饱和憐酸醋在电池的 初期的
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