非水电解质电池的制造方法和非水电解质电池的制作方法_2

文档序号:8436038阅读:来源:国知局
示,本实施方式的硬币型电池10,具有通过硬币型壳体11、封口板15和 垫片16而使内部密闭的结构。在硬币型电池10的内部收纳有正极12、负极13和隔板14。 隔板14配置于正极12与负极13之间。正极12和负极13,夹着隔板14彼此相对。在由正 极12、负极13和隔板14构成的电极群中,浸渗有非水电解液17(液状的非水电解质)。
[0050] 对W硬币型电池10为代表的非水电解质二次电池的制造方法进行说明。
[0化1] (1)负极准备工序
[0052] 首先,在负极集电体上形成包含负极活性物质的负极活性物质层。作为负极活性 物质,可W使用选自娃和娃化合物中的至少一者。作为娃化合物,可举出Ti-Si合金、氧化 娃、氮化娃等。关于Ti-Si合金,Ti与Si的组成比,例如在Ti:Si= 10:90~45:55的范 围内。作为负极集电体,可W使用公知的材料作为非水电解质二次电池的负极集电体。具 体而言,可W使用由铜、镶、不诱钢等金属制成的金属巧或网。再者,如参照图1说明那样, 在封口板15承担负极集电体的作用的情况下,可W省略负极集电体。
[0053] 对于将负极活性物质层形成于负极集电体上的方法不特别限定,可W采用公知的 湿式成膜法或公知的干式成膜法。作为干式成膜法,可举出真空蒸锻法、化学气相沉积法、 瓣射法、粉末成形法。湿式成膜法是采用例如刮刀法等方法在负极集电体上涂布包含负极 活性物质的浆液的方法。也可W形成具有独立性的负极活性物质层(例如颗粒状的负极活 性物质层),然后将负极活性物质层与负极集电体压接,由此制作负极。也不特别限定负极 活性物质的形状。负极活性物质可W具有粒子的形状,也可W具有薄膜的形状。
[0054] 负极活性物质层可W实质由负极活性物质构成,也可W根据需要包含用于辅助电 子传导性的导电助剂、用于保持负极活性物质层的形状的粘结剂等添加剂。作为导电助剂, 可W使用在负极活性物质的充放电电位下不发生化学变化的各种电子传导性材料。具体而 言,可W使用与在正极中能够使用的导电助剂相同的材料。作为粘结剂,可W使用与在正极 中能够使用的粘结剂相同的材料。再者,"负极活性物质层实质由负极活性物质构成"意味 着没有向负极活性物质层中有意地添加负极活性物质W外的其它材料。
[0化5] 接着,如图2所示,在负极活性物质层21上形成裡层22。不特别限定裡层22的 形状和裡层22的形成方法。例如,能够通过将裡巧贴附于负极活性物质层21而形成裡层 22。另外,能够通过蒸锻(期望为真空蒸锻)而在负极活性物质层21上形成裡层22。 [0化6] 应适当控制裡层中的裡的量。在裡层中包含超过相当于负极活性物质层的理论容 量的量的裡。详细而言,裡层中包含相当于理论容量的量的裡、和相当于可逆容量的5~ 40% (优选为15~40%)的量的裡该二者的合计量的裡。如果裡层中的裡的量在适当的 范围内,则如后所述,能够切实地实施负极活性物质的化成处理,因此能够有效地改善非水 电解质二次电池的脉冲放电特性。并且,如后所述,能够避免正极的裡吸藏材料的量增加, 因此能够得到能量密度高的非水电解质二次电池。再者,"负极活性物质层的理论容量"意 味着负极活性物质层的可逆容量与不可逆容量的合计容量。不可逆容量例如为理论容量的 10~50%左右。
[0化7] 再者,从准确地控制裡层中的裡的量的观点出发,通过将裡巧贴附于负极活性物 质层而形成裡层的方法较好。与此相对,从生产性的观点出发,通过将裡蒸锻于负极活性物 质层而形成裡层的方法较好。该是由于,通过蒸锻时的热,可W在形成裡层的同时进行负极 活性物质的化成处理。
[00郎]似负极化成工序
[0化9] 接着,通过与负极活性物质层接触的裡来进行负极活性物质的化成处理(chemicalconversiontreatment)。作为化成处理的方法,可举出在使负极活性物质层与 裡电短路的状态下,使负极浸溃于非水电解液,提高裡与负极活性物质的反应性的方法。换 言之,负极化成工序是使负极与非水电解液接触一定时间的工序。该方法不需要特别的技 术,在简便该点上优异。再者,在本说明书中,"化成"该个用语,W通过化学作用而使物质的 特性从某状态变化为另一状态的意思被广泛使用。
[0060] 采用除了蒸锻W外的方法形成裡层的情况下,负极活性物质的化成处理,期望在 将由正极、负极和隔板构成的极板群与非水电解液一同封入电池的外包装中之后实施。该 是由于,通过密封外包装,能够抑制在化成处理中负极活性物质和非水电解液与空气中的 氧气反应。
[006U如果将极板群与非水电解液一起封入电池的外包装中,并经过一定时间,则化成 处理自动结束。也就是说,如果将组装起来的电池在开路状态下放置一定时间,则化成处理 自然进行、结束。当然,可W采用W下的方法获知化成处理所需的时间。即,化成处理刚开 始后,负极的电位受裡层中所含的裡的电位支配,因此电池显示出高的开路电压。如果化成 处理进展,则裡被负极活性物质层充分吸藏,电池的开路电压降低。由电池的开路电压成为 一定值,能够获知化成处理的结束时间点。再者,上述的一定时间,例如在温度45°C时为12 小时~3天左右。
[0062] 另外,在负极化成工序中可W加热负极。例如,一边维持使负极与非水电解液接触 的状态,一边将负极置于比室温高的温度环境下。详细而言,通过将负极置于40~80°C的 范围的温度环境下来加热负极。由此,能够促进负极活性物质的化成处理,切实地进行负极 活性物质的化成处理。
[0063] 另一方面,通过蒸锻形成裡层的情况下,负极化成工序可在将正极、负极和隔板组 合形成极板群之前实施。目P,通过蒸锻形成裡层的情况下,借助蒸锻时的热,与裡层的形成 一同进行负极活性物质的化成处理。负极化成工序与蒸锻工序同时进行。由于工序数量实 质减少1个,因此能够期待生产性的提高。也存在利用蒸锻时的热没能完成化成处理,化成 处理中断的可能性。该情况下,可W通过对负极追加加热而使化成处理完成。如果考虑在 电池的组装后化成处理自然地进行,则也许不需要追加的加热。
[0064] 即使在采用除了蒸锻W外的方法形成裡层的情况下,也能够在形成极板群之前实 施负极化成工序。例如,能够通过将经过负极准备工序而得到的负极浸溃于任意非水电解 液中,来实施负极活性物质的化成处理。任意非水电解液可w具有与非水电解质二次电池 的非水电解液相同的组成,也可W具有不同的组成。
[0065] 另外,在通过将具有独立性的负极活性物质层与负极集电体压接来制作负极的情 况下,能够在将负极活性物质层与负极集电体压接之前实施负极活性物质的化成处理。并 且,通过在使裡与负极活性物质层接触的状态下将负极活性物质层加热至充分的温度(例 如高于裡的烙点的温度),能够实施负极活性物质的化成处理。
[0066] 如由W上的说明能够理解的那样,对负极化成工序的实施时期不特别限定。正极 准备工序、负极化成工序和电池的组装工序的顺序是任意的。
[0067] (3)正极准备工序
[0068] 在正极准备工序中,准备正极,所述正极包含能够可逆地吸藏和放出裡离子的正 极活性物质、和能够不可逆地吸藏裡的裡吸藏材料。具体而言,在正极集电体上形成包含正 极活性物质和裡吸藏材料的正极活性物质层。作为正极活性物质,可W使用作为非水电解 质二次电池的正极活性物质公知的材料。典型地可W使用过渡金属氧化物。作为包含裡的 过渡金属氧化物,可举出钻酸裡、镶酸裡、铺酸裡、它们的混合物、它们的复合氧化物。作为 不含裡的过渡金属氧化物,可举出五氧化二饥(V2〇e)等饥氧化物、二氧化铺(Mn〇2)等铺氧 化物。在本实施方式中,由于通过裡进行负极活性物质的化成处理,因此在电池的组装时负 极为充电状态。因此,正极活性物质也为充电状态,即不含裡的材料可很好地用作正极活性 物质。
[0069] 作为正极集电体,可W使用作为非水电解质二次电池的正极集电体公知的材料。 具体而言,可W使用由侣、碳、不诱钢等金属制成的金属巧或金属网。不特别限定将正极活 性物质层形成于正极集电体上的方法,可W与负极的情况同样地采用公知的方法。再者,如 参照图1进行说明那样,在壳体11承担正极集电体的作用的情况下,能够省略正极集电体。
[0070] 如果采用本实施方式的方法制造非水电解质二次电池,则W负极接近满充电状态 的状态完成电池。因此,为了得到具有高的能量密度的非水电解质二次电池,期望在正极准 备工序中,使用有吸藏裡的余地的材料作为正极活性物质。换言之,能够使用放出了至少一 部分的裡的状态的材料作为正极活性物质。更期望使用虽然能够吸藏和放出裡离子、但在 正极的制作时不具有裡离子的正极活性物质。作为该样的正极活性物质,可举出W五氧化 二饥(V2〇g)为代表的饥氧化物和W二氧化铺(Mn〇2)为代表的铺氧化物。例如,V2〇前能量 密度约为150mAh/g。Mn〇2的能量密度约为310mAh/g。如果使用饥氧化物或铺氧化物作为 正极活性物质,则能够得到具有3V级的电压和高的能量密度、且循环特性优异的非水电解 质电池。
[0071] 作为裡吸藏材料,可举出碳的面化物、碳的氧化物、过渡金属的面化物、过渡金属 的氧化物等。在该些候补材料之中,可很好地使用W裡的电位为基准,在IVW上且低于 3. 5V的电位范围内与裡离子不可逆地进行反应的材料。更期望可W使用在2VW上且低于 3. 5V的电位范围内与裡离子不可逆地进行反应的材料。
[0072] 作为碳的面化物,可举出氣化石墨等。作为碳的氧化物,可举出氧化石墨等。作为 过渡金属的面化物,可举出氣化铜(化F2)、氯化铜(化C12)等。作为过渡金属的氧化物,可 举出氧化铜等。如果裡吸藏材料在吸藏裡后具有导电性,则能够使裡吸藏材料作为导电助 剂发挥作用,因此能够减少除了裡吸藏材料W外的导电助剂。也就是说,能够使由正极中包 含裡吸藏材料导致的能量密度的减少量停留在最低限度。另外,裡吸藏材料的重量越轻越 好。氣化石
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