二次电池用非水电解液和锂离子二次电池的制作方法_5

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W使用在正极活性物质的表面附着有与构成作为主体的正极活性物质的物 质不同组成的物质的正极活性物质。作为表面附着物质,可例举氧化物(氧化侣、氧化娃、氧 化铁、氧化错、氧化儀、氧化巧、氧化棚、氧化錬、氧化祕)、硫酸盐(硫酸裡、硫酸钢、硫酸钟、 硫酸儀、硫酸巧、硫酸侣等)、碳酸盐(碳酸裡、碳酸巧、碳酸儀等)等。
[0254] 表面附着物质相对于正极活性物质的量优选为0.1质量ppmW上且20质量% W下, 更优选1质量PpmW上且10质量% ^下,特别优选10质量ppmW上且5质量% ^下。通过表面 附着物质,可W抑制正极活性物质表面的非水电解液的氧化反应,能够使电池寿命延长。
[0255] 作为正极活性物质,从放电电压高、且电化学稳定性高的观点考虑,优选Wa- 化化化结构作为母体的含裡复合氧化物化iCo〇2、LiNi化、LiMn化等)、或W尖晶石型结构作 为母体的含裡复合氧化物化iMm化等)。
[0256] (导电赋予剂)
[0257] 作为导电赋予剂,可例举碳材料、金属物质(Al等)、导电性氧化物的粉末等。
[0258] (粘合剂)
[0259] 作为粘合剂,可例举树脂粘合剂(聚偏氣乙締等)、橡胶类粘合剂(控橡胶、氣橡胶 等)等。
[0260] (集电体)
[0%1]作为集电体,可例举WAl等作为主体的金属薄膜。
[0262] [负极]
[0263] 作为负极,可例举包含粉末状的负极活性物质、导电赋予剂和粘合剂的负极层形 成在集电体上而成的电极。另外,负极活性物质在其自体能够保持形状的情况下(例如是裡 金属薄膜的情况下),可W仅由负极活性物质来形成负极。
[0264] (负极活性物质)
[0265] 作为负极活性物质,可例举选自金属裡、裡合金、W及能储藏和释放裡离子的碳材 料的一种W上。
[0266] 作为裡合金,可例举Li-Al合金、Li-Pb合金、Li-Sn合金等。
[0267] 作为碳材料,可例举石墨、焦炭、硬碳等。
[0268] (导电赋予剂、粘合剂)
[0269] 作为负极的粘合剂和导电赋予剂,可使用与正极相同的物质。
[0270] (集电体)
[0271] 作为集电体,可例举W化等作为主体的金属薄膜。
[0272] [间隔物]
[0273] 为了防止短路,使间隔物存在于正极和负极之间。作为间隔物,可例举例如多孔 膜。使非水电解液含浸于该多孔膜中使用。此外,可W将在多孔膜中含浸非水电解液而凝胶 化的物质作为凝胶电解质使用。
[0274] 作为多孔膜,可使用相对于非水电解液稳定、且保液性优异的多孔膜。作为多孔 膜,优选多孔性片材或无纺布。
[0275] 作为多孔膜的材料,可例举氣树脂(聚偏氣乙締、聚四氣乙締、乙締和四氣乙締的 共聚物等)、聚酷亚胺、聚締控(聚乙締、聚丙締等)等,从耐氧化性、透气度、获得性等的观点 考虑,优选聚締控。
[0276] [电池外包装体]
[0277] 作为电池外包装体的材料,可例举实施了儀锻敷的铁、不诱钢、侣或其合金、儀、 铁、树脂材料、薄膜材料等。 脚引[形状]
[0279] 裡离子二次电池的形状根据用途进行选择即可,可W是硬币型、圆筒型、方型、叠 层型等中的任一种形状。此外,正极和负极的形状可根据二次电池的形状进行适当选择。
[0280] [充电电压]
[0%1]本发明的裡离子二次电池的充电电压优选为3.4VW上,更优选4.OVW上,进一步 优选4.2VW上。正极活性物质为含裡过渡金属氧化物、含裡过渡金属复合氧化物、过渡金属 氧化物、过渡金属硫化物或金属氧化物时的充电电压优选为4. OVW上,更优选4.2VW上。正 极活性物质是橄揽石型金属裡盐时的充电电压优选为3.2V W上,更优选3.4V W上。
[0282] [作用效果]
[0283] W上说明的本发明的裡离子二次电池中,因为使用本发明的非水电解液,所W速 率特性优异。此外,因为使用阻燃性的本发明的非水电解液,所W具有安全性。
[0284] 实施例
[0285] 下面,通过实施例详细说明本发明,但本发明不限定于W下的记载。例1~13是实 施例,例14~19是比较例。
[0286] [各种测定方法、评价方法]
[0%7](液态组合物的粘度的测定)
[02则使用BM型旋转粘度计(东机产业株式会社(東機産業社)制,RE215H),在1号转子、 转速30化pm、25 °C的条件下测定粘度。
[0289] (裡离子扩散系数的测定)
[0290] 裡离子扩散系数通过脉冲梯度场醒R法算出。脉冲梯度场醒R测定中,使用化化共 振株式会社(JEOL RESONANCE社)制的ECA-600。脉冲梯度场醒R法中的自扩散系数D根据伴 随脉冲梯度场的施加条件的变化的信号强度I的衰减,按照W下公式给出。
[02川 ln(I/I(0))=-D 丫 护(A-S/3)
[0292] 运里,I(O)是梯度场强度(G)=OT时的醒R峰强度,丫、G、巧日A分别为裡核的核回 转磁比率、梯度场强度、梯度场脉冲幅度及扩散时间。测定的脉冲序列采用BPP-STE,梯度场 脉冲幅度(S)=6ms、扩散时间(A)=0.1秒、使梯度场强度(G)在0.05~0.7T之间W12阶段 变化来进行测定。梯度场脉冲强度G根据各试样对设定进行微调整。测定溫度为25°C。在手 套箱内将试样W7mm的高度封入西盖米株式会社社)制的微型对称试样管中,供于测 定。
[0293] (速率特性的评价方法)
[0294] 1.评价用电极(负极)的制作:
[02M]将人造石墨(9. Ig)、作为导电材料的炭黑(电气化学工业株式会社(電気化学工業 社)制,0. SOg)混合,使用自转公转式揽拌机(新基公司(シシ年一社)制,杉b 弓練太郎ares 10 ), W 转速 2000 巧 m 揽拌 1 分钟 。接着 ,添加2 质量 % 的 簇甲基纤维素水溶液 (9. Og ), 再使 用上述揽拌机进行两次W转速2000rpm揽拌5分钟的工序。然后,添加将固体成分浓度调整 为40质量%的苯乙締-下二締橡胶水性分散胶乳粘合剂(0.26g),使用上述揽拌机,W转速 200化pm揽拌5分钟得到电极涂布用浆料。
[0296] 在厚度为20皿的铜锥上W150皿的厚度涂布上述浆料,进行干燥后,冲压成直径 16mm的圆形,作为评价用电极(负极)。
[0297] 2.评价用电极(正极)的制作:
[0巧引将LiCo化(AGC清美化学株式会社(AGCir 力瓜社)制,32. Og)和炭黑(电气化 学工业株式会社制,0.Sg)混合,使用自转公转式揽拌机(新基公司制、杉練太郎ares 10 ), 进行 S次 W转速 2000 巧 m 揽拌 30 秒的工序 。接着 ,添加 N-甲基-2-化咯烧酬 (6. Og ), 使 用上述揽拌机进行四次W转速2000rpm揽拌5分钟的工序。接着,添加 N-甲基-2-化咯烧酬 (0.Sg),使用上述揽拌机进行S次W转速2000巧m揽拌3分钟的工序。接着,添加聚偏氣乙締 的N-甲基-2-化咯烧酬溶液(11质量%、7.45g),使用上述揽拌机W转速200化pm揽拌1分钟, 制得浆料。将该浆料涂布在厚度20WI1的侣锥上,进行干燥后,冲压成直径15mm的圆形,将其 作为评价用电极(正极)。
[0299] 3.速率特性的评价试验:
[0300] 使上述正极和负极相向,且使聚締控类微多孔膜作为评价用电极间隔物存在于各 电极之间,对于具有表1~表4中记载的组成的非水电解液(0.1 mL)添加2wt%的碳酸亚乙締 醋而得到非水电解液,通过使用该得到的非水电解液来制作由LiCo化极-石墨极构成的 2032型硬币型电池。另外,例16的非水电解液中已含有碳酸亚乙締醋,所W不用再添加新的 碳酸亚乙締醋而使用。
[0301] 对于得到的电池,在25 °C下W相当于0.01C的恒电流充电至3.4V,再W相当于0.2C 的电流充电至4.2V,再在充电下限电压下进行充电直到电流值达到相当于0.02C的电流。然 后,W相当于0.2C的电流放电至3.0V。从第2循环到第5循环W相当于0.2C的电流充电至 4.2V,再在充电下限电压下进行充电直到电流值达到相当于0.02C的电流。然后,W相当于 0.2C的电流放电至3.0V。第6循环是W相当于0.2C的电流充电至4.2V,再在充电下限电压下 进行充电直到电流值达到相当于0.02C的电流。然后,W相当于0.1 C的电流放电至3.0V。从 第7循环到第11循环W与第6循环相同的顺序进行充电,然后,在第7循环W相当于0.1 C的电 流进行放电,在第8循环为0.2C、第9循环为0.5C、第10循环为1.0C、第11循环为2.0C,直到放 电至3.0V。
[0302] 4.速率特性的评价:
[0303] 速率特性的评价通过第11循环的平均放电电压、W及第11循环的放电容量相对于 第8循环的放电容量的维持率(W下也记作容量维持率)进行评价。
[0304] (负极反应性的评价方法)
[030引1.评价用电极(负极)的制作:
[0306] 将人造石墨(4.25g)、作为导电赋予剂的乙烘黑(0.15g)混合,使用自转公转式揽 拌机(新基公司制,杉b 弓練太郎AR-E310),进行=次W转速2000rpm揽拌1分钟的工序。接 着,添加1质量%的簇甲基纤维素水溶液(4.25g),再使用上述揽拌机进行两次W转速 20(K)rpm揽拌5分钟的工序。进一步添加1质量%的簇甲基纤维素水溶液(4.25g),使用上述 揽拌机W转速2000rpm揽拌10分钟。然后,添加将固体成分浓度调整为40质量%的苯乙締-下二締橡胶水性分散胶乳粘合剂(0.13g),使用上述揽拌机,W转速2000rpm揽拌5分钟得到 电极涂布用浆料。
[0307] 在厚度为20皿的铜锥上W150皿的厚度涂布上述浆料,进行干燥后,冲压成直径 19mm的圆形,作为评价用电极(负极)。
[0308] 2.负极反应性的评价试验:
[0309] 将通过上述方法制作的负极作为评价用电极,将对裡金属锥冲压成直径19mm的圆 形的材料作为对电极。使聚締控类多孔膜作为间隔物存在于运些电极之间。此外,在〇.5mL 的碳酸醋类非水电解液(碳酸亚乙醋和碳酸甲乙醋W质量比3:7混合,LiPFsW达到1.Omol/ L的条件溶解而得的非水电解液,岸田化学株式会社(年シ歹化学社)制)中,添加 W 2质量% 添加有碳酸亚乙締醋的非水电解液,制得由石墨极-裡金属锥构成的单极电池。
[0310] 对于得到的单极电池,实施了 W下的充放电循环。
[0311] 循环1中,在25°C下W相当于0.04C的电流恒电流充电至0.2V(负极),再W相当于 0.2C的电流恒电流充电至0.05V,再在充电下限电压下进行恒电压充电直到电流值达到相 当于0.02C的电流。然后,W相当于0.2C的电流恒电流放电至1.0V。循环2~4中,W相当于 0.2C的电流恒电流充电至0.05V,再在充电下限电压下进行恒电压充电直到电流值达到相 当于0.02C的电流。然后,W相当于0.2C的电流恒电流放电至1.0V。循环5中,W相当于0.2C 的电流恒电流放电至0.05V。然后,将得到的充电状态的单极电池在氣气氛下进行分解,得 到充电状态的负极。将得到的负极用碳酸二甲醋(2mL)清洗3次,在真空干燥后冲压成直径 5mm的圆形,放入不诱钢(SUS)制的密封容器中,再放入化L各例得到的非水电解液并密封, 作为评价试样。对于得到的各评价试样,通过差示扫描量热仪(SII科技株式会社(:^乂了斗 7 ^十7テ夕7 口公一社)制,DSC-6000),W溫度范围50~350°C、升溫速度5°C/分钟进行 了测定。
[0312] 3.负极反应性的评价:
[0313]
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