非水电解液二次电池的制作方法
【专利摘要】非水电解液二次电池(1)，其包含：正电极(2)；负电极(3)；包含气体形成添加剂的非水电解质溶液；和电流中断装置(5)，其配置成响应于非水电解液二次电池中内部压力的上升而中断非水电解液二次电池的电流，其中所述气体形成添加剂包含第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂为联环己烷，和所述第二添加剂为至少一种选自由联苯、环己基苯、邻-三联苯、间-三联苯和对-三联苯组成的组的化合物。
【专利说明】非水电解液二次电池
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及非水电解液二次电池。
[0002]发明背景
[0003]改进非水电解液二次电池(例如锂离子二次电池)的安全性的一个技术为电流中断装置(CID)。一般而言，当锂离子二次电池过度充电时，电解液经受电解，产生气体和热。CID为通过检测过度充电期间产生的气体或热而使锂离子二次电池的充电停止的机制。日本专利申请公开N0.2006-278106 (JP-2006-278106A)描述了具有压力型CID的非水电解液二次电池，在该电池中，将含有三联苯的气体形成剂加入电解液中。
[0004]JP-2006-278106A的非水电解液二次电池具有高容量保持率以及具有当电池过度充电时运行的电流中断功能。然而，由于使用联苯和三联苯中一种在过度充电期间的气体形成效率差，因此必须加入大量添加剂以确保必需的气体形成量。在这种情况下，电池性能可能在正常操作期间降低。
【发明内容】
[0005]本发明提供了具有优异充电/放电循环特征且在过度充电期间具有高的电流中断功能的非水电解液二次电池。
[0006]根据本发明一个方面的非水电解液二次电池具有正电极、负电极、含有气体形成添加剂的非水电解质溶液 和电流中断装置(CID)。电流中断装置配置成响应于非水电解液二次电池中的内部压力上升而中断非水电解液二次电池的电流。气体形成添加剂包含第一添加剂和第二添加剂。第一添加剂为联环己烷。第二添加剂为至少一种选自联苯、环己基苯、邻-三联苯、间-三联苯和对-三联苯的化合物。
[0007]气体形成添加剂可包含0.25-2.0重量份第二添加剂，基于每2.0重量份第一添加齐?。或者，气体形成添加剂可包含0.25-1.0重量份第二添加剂，基于每2.0重量份第一添加剂。
[0008]非水电解质溶液可包含2.25-4.0重量份气体形成添加剂，基于每100重量份非水电解质溶液。或者，非水电解质溶液可包含2.25-3.0重量份气体形成添加剂，基于每100重量份非水电解质溶液。
[0009]非水电解质溶液可包含2重量份第一添加剂，基于每100重量份非水电解质溶液。
[0010]第二添加剂可以为联苯。
[0011]第二添加剂可以为环己基苯。
[0012]第二添加剂可以为选自邻-三联苯、间-三联苯和对-三联苯的至少一种。
[0013]本发明能够提供具有优异充电/放电循环特征且在过度充电期间具有高的电流中断功能的非水电解液二次电池。
[0014]附图简要说明
[0015]下面参考附图描述本发明示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性，其中相同的数字表示相同的元件，且其中:[0016]图1为根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池的结构图。
【具体实施方式】
[0017]根据本发明一个实施方案的非水电解液二次电池(下面有时简称为“电池”)为锂离子二次电池I。锂离子二次电池I具有正电极2、负电极3、含有气体形成添加剂的非水电解质溶液和压力型CID5。压力型CID5配置成响应于锂离子二次电池I中的内部压力上升而中断锂离子二次电池I的电流。
[0018]正电极2通过将正电极组合物堆叠在正电极集电体上而制得。正电极组合物包含正电极活性材料、导电材料和粘结剂。正电极活性材料为能够将锂嵌入和脱嵌的材料。例如，所用正电极活性材料可以为钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)或镍酸锂(LiNiO2)15作为选择，所用正电极活性材料可以为通过将LiCo02、LiMn2O4和LiNiO2以任意比例混合而得到的材料。
[0019]正电极活性材料不限于这些材料，并可以为能够将锂嵌入和脱嵌的任何材料。所用导电材料可以为炭黑如乙炔黑(AB)或Ketjenblack?，或可以为石墨。
[0020]正电极组合物可包含分散剂。可使用的分散剂包括聚乙烯醇缩醛型分散剂(粘结剂型分散剂)。聚乙烯醇缩醛型分散剂的说明性实例包括聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醒、聚乙烯醇缩乙酰乙醒(polyvinyl acetoacetal)、聚乙烯醇缩苯甲醒、聚乙烯醇缩苯基乙醒(polyvinyl phenylacetal),和这些的共聚物。
[0021]所用粘结剂可例如为聚偏二氟乙烯(PVdF)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚四氟乙烯(PTFE)或羧甲基纤维素(CMC)。所用正电极集电体可以为由铝或其中铝为主要组分的合金构成的材料。
[0022]在根据该实施方案的正电极2的制造中，首先将正电极活性材料、导电材料、分散剂和粘结剂配混以得到正电极组合物糊。优选使用溶剂以调整正电极组合物糊的固体含量或粘度。所用溶剂可优选为N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。接着将配混以后所得正电极组合物糊应用于正电极集电体上并干燥。然后通过辊压将正电极2调整至所需密度。
[0023]负电极活性材料优选为能够将锂嵌入和脱嵌的材料。尤其优选由石墨构成的粉末形式的碳材料。石墨优选涂有无定形材料。
[0024]负电极3以类似于正电极2的方式通过将负电极组合物堆叠在负电极集电体上而制得。负电极组合物包含负电极活性材料、分散剂(溶剂)、增稠剂和粘结剂。将这些材料配混以形成负电极组合物糊。负电极3可通过将配混后得到的负电极组合物糊涂覆于负电极集电体上并干燥而制得。
[0025]增稠剂优选为羧甲基纤维素(CMC)的钠盐。粘结剂优选为苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。所用负电极集电体可例如为铜、镍或其合金。
[0026]非水电解质溶液为非水介质内含有载体盐的组合物。此处，非水溶剂可以为一种、两种或更多种材料，所述材料选自碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸乙基甲基酯(EMC)。从提高电池功率的观点看，优选使用由EC、DMC和EMC组成的三组分溶剂体系，更优选使用体积比EC/DMC/EMC=30/40/30的混合物。
[0027]可使用选自LiPF6, LiBF4' LiClO4' LiAsF6, LiCF3SO3' LiC4F9SO3' LiN(CF3SO2) 2、LiC (CF3SO2) 3、LiI等的一种、两种或更多种锂化合物(锂盐)作为载体盐。从提高电池功率的观点看，优选使用LiPF6。
[0028]将气体形成添加剂加入根据该实施方案的锂离子二次电池I的非水电解质溶液中。气体形成添加剂由于在过度充电期间在正电极2中经受分解反应而产生气体。气体形成添加剂包含第一添加剂和第二添加剂。第一添加剂为联环己烷(二环己烷；式(I))。第二添加剂为至少一种选自联苯(式⑵；BP)、环己基苯(式(3) ;CHB)、邻-三联苯(式(4);邻-三联苯)、间-三联苯(式(5);间-三联苯)和对-三联苯(式(6);对-三联苯)的化合物。可以使用这些的混合物作为第二添加剂。
【权利要求】
1.非水电解液二次电池(I)，其特征在于包含: 正电极⑵； 负电极⑶； 包含气体形成添加剂的非水电解质溶液；和 电流中断装置(5)，其配置成响应于非水电解液二次电池中内部压力的上升而中断非水电解液二次电池的电流，其中 所述气体形成添加剂包含第一添加剂和第二添加剂， 所述第一添加剂为联环己烷，和 所述第二添加剂为至少一种选自由联苯、环己基苯、邻-三联苯、间-三联苯和对-三联苯组成的组的化合物。
2.根据权利要求1的非水电解液二次电池，其中所述气体形成添加剂包含0.25-2.0重量份第二添加剂，基于每2.0重量份第一添加剂。
3.根据权利要求2的非水电解液二次电池，其中所述气体形成添加剂包含0.25-1.0重量份第二添加剂，基于每2.0重量份第一添加剂。
4.根据权利要求1-3中任一项的非水电解液二次电池，其中所述非水电解质溶液包含2.25-4.0重量份气体形成添加剂，基于每100重量份非水电解质溶液。
5.根据权利要求4的非水电解液二次电池，其中所述非水电解质溶液包含2.25-3.0重量份气体形成添加剂，基于每100重量份非水电解质溶液。
6.根据权利要求1-5中任一项的非水电解液二次电池，其中所述非水电解质溶液包含2重量份第一添加剂，基于每100重量份非水电解质溶液。
7.根据权利要求1-6中任一项的非水电解液二次电池，其中所述第二添加剂为联苯。
8.根据权利要求1-6中任一项的非水电解液二次电池，其中所述第二添加剂为环己基苯。
9.根据权利要求1-6中任一项的非水电解液二次电池，其中所述第二添加剂为选自邻-三联苯、间-三联苯和对-三联苯中的至少一种。
10.根据权利要求1-9中任一项的非水电解液二次电池，其进一步包含外部正电极端子(6),其中 所述电流中断装置配置成响应于非水电解液二次电池中的内部压力上升而切断正电极与外部正电极端子之间的电连接。
【文档编号】H01M10/0567GK103794816SQ201310484546
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】戎崎英世, 石井胜, 浜口宽 申请人:丰田自动车株式会社