非水电解质二次电池用正极以及使用了该正极的非水电解质二次电池的制作方法_5

文档序号:9816545阅读:来源:国知局
有大容量、大功率的电池组。关 于要连接几个电池来制作电池组、或叠层几段小型电池组来制作大容量的电池组,可W根 据搭载的车辆(电动汽车)的电池容量、功率来确定。
[0124] [车辆]
[0125] 本方式的非水电解质二次电池即使长期使用也能维持放电容量,循环特性良好。 并且,体积能量密度高。在电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池车、混合动力燃料电池汽 车等车辆用途中,与电气/移动电子设备用途比较,要求高容量、大型化,同时需要长寿命 化。因此,上述非水电解质二次电池作为车辆用的电源,例如可W适合用于车辆驱动用电 源、辅助电源。
[0126] 具体而言,可W将电池或组合多个电池而形成的电池组搭载于车辆。本发明中,由 于可W构成长期可靠性及输出特性优异的高寿命的电池,因此,若搭载运样的电池,则可W 构成EV行驶距离长的插电式混合动力电动汽车、一次充电行驶距离长的电动汽车。运是因 为,通过将电池或组合多个电池而形成的电池组用于例如汽车中的混合动力车、燃料电池 车、电动汽车(均包括四轮车(乘用车、卡车、公共汽车等商用车、小型汽车等)、W及二轮车 (电动自行车)、=轮车),得到高寿命且可靠性高的汽车。但是,用途并不限定于汽车,例如 也可W适用于其它车辆、例如电车等移动体的各种电源,也可W作为无停电电源装置等载 置用电源利用。
[0127] 实施例
[0128] W下,使用实施例及比较例进行更详细地说明,但本发明并不受W下实施例的任 何限定。
[0129] [比较例1]
[0130] (1)正极的制作
[0131] 混合作为第一导电助剂的1质量%的碳黑(平均粒径2.2皿)、作为第二导电助剂的 1质量%的石墨巧均粒径3.4皿)、作为粘合剂的4质量%的聚偏氣乙締(PVDF)、W作为正极 活性物质的裡儀复合氧化物为残量(导电助剂,粘合剂及正极活性物质的总量为100质 量% ),并适量混合作为浆料粘度调整溶剂的N-甲基-2-化咯烧酬(NMP),制备正极活性物质 浆料。接着,将得到的正极活性物质浆料涂布于作为集电体的侣锥(厚度JOwiO的表面上, W120°C干燥3分钟后,利用漉压机压缩成形,制作平面形状为矩形的正极活性物质层。在背 面上也一样地形成正极活性物质层,制作在正极集电体(侣锥)的两面上形成有正极活性物 质层的正极。需要说明的是,正极活性物质层的一面涂布量为20mg/cm 2(不包括锥)。运样, 制作本比较例的正极。
[0132] (2)负极的制作
[0133] 对作为负极活性物质的94质量%的石墨、作为导电助剂的1质量%的碳黑、作为粘 合剂的5质量%的聚偏氣乙締(PVDF)进行分散,制备负极活性物质浆料。将该负极活性物质 浆料涂布于形成负极集电体的铜锥(厚度10WI1)上,W120°C干燥3分钟后,利用漉压机压缩 成形,制作负极。在背面上也一样地形成负极活性物质层,制作在负极集电体(铜锥)的两面 上形成负极活性物质层而得到的负极。需要说明的是,负极活性物质层的涂布量调整为 9mg/cm2。运样,制作本比较例的负极。
[0134] (3)试验用电池的制作
[01对将上述(1)中制作的正极和上述(2)中制作的负极经由隔膜(厚度25皿,(ELGARD# 2500 Jolypore公司制造)交替叠层(正极3层,负极4层),由此,制作发电要素。将得到的发 电要素载置于作为外装的侣层压片材制成的袋中,并注入电解液。作为电解液,使用在下述 溶液100重量%中添加作为添加剂的1质量%的碳酸亚乙締醋而得到的电解液,所述溶液是 将1. OM LiPFs溶解于碳酸亚乙醋(EC)和碳酸二乙醋(DEC)的3:7 (EC: DEC的体积比)混合溶 剂中而得到的。然后,在真空条件下,密封侣层压片材制成袋的开口部并使与两电极连接的 电流导出极耳伸出,完成作为层压型裡离子二次电池的试验用电池。运样,制作本比较例的 试验用电池(平板叠层(扁平)型层压电池)。
[0136] [实施例1~5及比较例2~引
[0137] 除了将第一导电助剂及第二导电助剂的含量变更成下述表1所示的值W外,通过 与上述比较例1相同的方法,制作实施例1~5及比较例2~5的试验用电池。
[013引[评价]
[0139] (正极活性物质层的BE化k表面积)
[0140] 测定上述中制作的各试验用电池的制作过程中所使用的正极的正极活性物质层 的BE化k表面积。将结果示于下述表1中。
[0141] (寿命特性)
[0142] 对上述制作的各试验用电池评价寿命特性。
[0143] 具体而言,通过45°C溫度条件下的IC速率充放电循环,评价寿命特性。将结果在下 述表1中表示。需要说明的是,在表1所记载的寿命特性的结果中,是指300次循环后的 容量维持率为90% W上/'X"是指300次循环后的容量维持率低于90%。
[0144] (过充电特性)
[0145] 对上述制作的各试验用电池评价过充电特性。
[0146] 具体而言,通过150A 5.7V的CC/CV条件充电试验用电池,此时,将电池溫度未到达 120°C的电池设为"0",将到达120°C的电池设为"X"。
[0147] [表 1]
[014 引
[0149] 从表1所示的结果可知,第一导电助剂的含量与第二导电助剂同等,且BET比表面 积低于ImVg的比较例1中,不能实现充分的寿命特性。认为运是由于,粒径较小的导电助剂 的量不足,结果,不能充分确保正极活性物质层中的导电网络。还可知,正极活性物质层的 BET比表面积超过3m2/g的比较例2~5中,过充电特性不充分。认为运是由于,电解液和正极 活性物质层的构成材料的接触面积过大,结果,正极表面成为高电位状态时电解液的分解 反应过量进行。
[0150] 与之相对,可知使用了本发明的非水电解质二次电池用正极的实施例1~5的试验 用电池的寿命特性及过充电特性均优异。
[0151] 本申请基于在2013年7月24日申请的日本专利申请号2013-153770号,其公开内容 通过参照作为整体被引用。
【主权项】
1. 一种非水电解质二次电池用正极,其具有: 正极集电体; 正极活性物质层,其形成于所述正极集电体的表面,含有正极活性物质及导电助剂且 BET比表面积为1~3m2/g, 所述导电助剂包含第一导电助剂及平均粒径比所述第一导电助剂的平均粒径大的第 二导电助剂,正极活性物质层中所述第一导电助剂的含量比所述第二导电助剂的含量多。2. 如权利要求1所述的非水电解质二次电池用正极,其中, 所述正极活性物质层中所述第一导电助剂的含量为2~4质量%,所述正极活性物质层 中所述第二导电助剂的含量为1~2质量%。3. 如权利要求1或2所述的非水电解质二次电池用正极,其中, 所述正极活性物质层的BET比表面积为1.2~1.8m2/g以下。4. 如权利要求1~3中任一项所述的非水电解质二次电池用正极,其中, 所述第一导电助剂及所述第二导电助剂的BET比表面积均为25~80m2/g。5. 如权利要求1~4中任一项所述的非水电解质二次电池用正极,其中, 所述正极活性物质含有尖晶石类锂锰复合氧化物及锂镍类复合氧化物,所述尖晶石类 锂猛复合氧化物的含量相对于所述锂镍类复合氧化物的含量100质量%为15~40质量%。6. 如权利要求1~5中任一项所述的非水电解质二次电池用正极,其中, 所述正极活性物质含有锂镍类复合氧化物,所述锂镍类复合氧化物的微晶粒径为 360nm以下。7. 如权利要求1~6中任一项所述的非水电解质二次电池用正极,其中, 所述正极活性物质含有锂镍类复合氧化物, 所述锂镍类复合氧化物具有由通式:LiaNibMnc;C〇dMx〇2表示的组成, 式中,a、b、c、d、x满足0.9<a< 1.2、0<b<l、0<c<0.5、0<cK0.5、0<x<0.3、b+c+d = l,M为选自Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr以及Cr中的至少一种。8. 如权利要求7所述的非水电解质二次电池用正极,其中, 所述b、c 及d 为 0.44<b<0.51、0.27<c<0.31、0.19<d<0.26。9. 如权利要求1~8中任一项所述的非水电解质二次电池用正极,其中, 所述正极活性物质层为矩形,以矩形的所述正极活性物质层的纵横比来定义的电极长 宽比为1~3。10. -种非水电解质二次电池,其具有发电要素,该发电要素包含: 权利要求1~9中任一项所述的非水电解质二次电池用正极、 在负极集电体表面形成含有负极活性物质的负极活性物质层而形成的负极、以及 隔膜。11. 如权利要求10所述的非水电解质二次电池,其中, 电池面积(包括电池外装体在内的电池的投影面积)与额定容量的比值为5cm2/Ah以上, 额定容量为3Ah以上。12. 如权利要求10或11所述的非水电解质二次电池,其中, 所述负极活性物质含有作为主成分的石墨。13. 如权利要求10~12中任一项所述的非水电解质二次电池,其中, 所述隔膜为带有耐热绝缘层的隔膜。14.如权利要求10~13中任一项所述的非水电解质二次电池,其是扁平叠层型层压电 池,且具有在电池外装体中密封了所述发电要素而形成的结构,所述电池外装体由含有铝 的层压膜构成。
【专利摘要】本发明提供一种方法,可将电池在过充电状态下的电池温度的上升抑制在最小限度,且抑制高输出条件下的放电容量的下降。非水电解质二次电池用正极中,具有正极集电体和形成于上述正极集电体的表面且含有正极活性物质及导电助剂且BET比表面积为1~3m2/g的正极活性物质层,上述导电助剂包含第一导电助剂及平均粒径比上述第一导电助剂大的第二导电助剂,正极活性物质层中的上述第一导电助剂的含量比上述第二导电助剂的含量多。
【IPC分类】H01M4/505, H01M4/13, H01M4/525, H01M2/16, H01M2/02, H01M4/587, H01M10/052, H01M4/36, H01M4/62
【公开号】CN105580165
【申请号】CN201480052762
【发明人】长野幸大
【申请人】日产自动车株式会社
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年7月24日
【公告号】EP3026734A1, EP3026734A4, US20160164101, WO2015012375A1
当前第5页1 2 3 4 5 
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