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_3

文档序号:8436038阅读:来源:国知局
墨由于符合该些条件因此适合作为裡吸藏材料。另外,氣化石墨的能量密度根 据CFn的系数n的值而不同,但非常大,约为800~lOOOmAh/g。
[0073] 应适当控制正极活性物质层中的裡吸藏材料的量。具体而言,将通过从与负极活 性物质层接触的裡的总量减去相当于负极活性物质层的理论容量的量而算出的量定义为 过剩量。在正极中包含其量能够不可逆地吸藏过剩量的全部裡的裡吸藏材料较好。该样能 够降低充电时的裡向负极上析出的可能性。在裡吸藏材料能够吸藏比过剩量的裡多很多的 裡的情况下,甚至连应该参与可逆的充放电反应的裡都被裡吸藏材料吸藏,导致电池的能 量密度降低。因此,在正极中包含其量稍微超过能够不可逆地吸藏过剩量的全部裡的裡吸 藏材料较好。具体而言,W过剩量的裡为基准(作为100% ),裡吸藏材料的量是能够吸藏 100~150%的量的裡的量较好。更期望裡吸藏材料的量是W过剩量的裡为基准,能够吸藏 100 %~125%的量的裡的量。
[0074] 在本说明书中,"能够不可逆地吸藏裡的材料"意味着虽然能够放电但不能充电的 材料,也就是能够作为裡一次电池的活性物质使用,但不能作为裡二次电池的活性物质使 用的材料。"能够可逆地吸藏和放出裡的正极活性物质"意味着能够放电也能够充电的材 料,也就是裡二次电池的正极活性物质。
[0075] 正极可W根据需要包含导电助剂、粘结剂等添加剂。作为导电助剂,可W使用在正 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 炭黑、己诀黑等碳材料、聚苯胺、聚化咯、聚唾吩等导电性聚合物、碳纤维、金属纤维等导电 性纤维、金属粉末、导电晶须、导电性金属氧化物等。该些材料可W单独或W混合物的形态 使用。作为粘结剂,可举出聚己締、聚丙締等聚締姪树脂;聚四氣己締(PTFE)、聚偏二氣己 締(PVD巧、四氣己締与六氣己締的共聚物师巧等氣树脂及它们的共聚物树脂;苯己締了 二締橡胶;聚丙締酸;丙締酸与其它单体的共聚物树脂等。该些材料可W单独或W混合物 的形态使用。
[0076] 在本实施方式中,不特别限定正极的结构。例如,如图3所示,正极活性物质23和 裡吸藏材料24可W均匀地分布于正极12。目P,正极活性物质23和裡吸藏材料24可W均 匀分散于基质25中。正极活性物质23和裡吸藏材料24的形状例如为粒子状。在非水电 解质二次电池中,基质25由导电助剂、粘结剂等添加剂和非水电解质构成。另外,如图4所 示,正极12可W具有包含正极活性物质23的层与包含裡吸藏材料24的层的多层结构。
[0077] (4)组装工序
[007引在组装工序中,通过将正极、负极和隔板组合而形成极板群,将极板群与非水电解 液一同封入外包装中。由此,可得到非水电解质二次电池。在参照图1进行说明的电池10 中,通过硬币型壳体11、封口板15和垫片16形成电池10的外包装。
[0079] 需要在组装工序之后实施负极化成工序的情况下,将经过组装工序而得到的非水 电解质二次电池在开路状态下放置一定时间。此时,也可W将非水电解质二次电池加热至 适当的温度。
[0080] 隔板是由不具有电子传导性的树脂构成的。隔板典型地,是具有大的离子透过度、 充分的机械强度和电绝缘性的微多孔膜。从疏水性和对于有机溶剂的耐久性的观点出发, 作为隔板的材料,聚締姪树脂是合适的。具体而言,可举出聚丙締、聚己締或它们的组合。
[0081] 非水电解液是由非水溶剂、和溶解于非水溶剂中的支持盐构成的。作为非水溶剂, 可W使用在非水二次电池或非水双电层电容器的领域中公知的溶剂。具体而言,可W很好 地使用包含环状碳酸醋的溶剂。该是由于W碳酸亚己醋、碳酸亚丙醋为代表那样,环状碳酸 醋具有非常高的相对介电常数。在环状碳酸醋之中优选碳酸亚丙醋。该是由于碳酸亚丙醋 的凝固点为-49°c,比碳酸亚己醋低,能够使非水电解质二次电池在低温中工作。另外,也可 W很好地使用包含环状醋的溶剂。该是由于,W丫-了内醋为代表那样,环状醋具有非常高 的相对介电常数。通过使用具有高的相对介电常数的溶剂,能够赋予非水电解液高的介电 常数。作为非水溶剂,可W单独使用上述的材料,也可W使用选自上述材料中的多种溶剂的 混合物。作为其它非水溶剂,可举出链状碳酸醋、链状醋、环状或链状的離等。具体而言,可 W使用碳酸二甲醋、碳酸二己醋、碳酸甲己醋、四氨快喃、二氧杂环戊烧、环了讽、二甲基甲 酷胺、己膳、二甲基亚讽等。
[0082] 不特别限定支持盐的种类。例如,可W使用由W下的阴离子和裡离子构成的支持 盐。作为阴离子,可举出面化物阴离子、高氯酸阴离子、=氣甲基横酸阴离子、四氣棚化物阴 离子、=氣磯酸六氣化物阴离子、=氣甲基横酸阴离子、双氣甲基横酷)亚胺阴离子、 双(全氣己基横酷)亚胺阴离子等。该些阴离子可W单独使用,也可W组合2种W上使用。 作为支持盐的具体例,可举出氣化裡、氯化裡、高氯酸裡、=氣甲基横酸裡、四氣棚酸裡、双 (=氣甲基横酷)亚胺裡、硫氯酸裡等。
[0083] 经过W上的工序,可得到非水电解质二次电池。所得到的非水电解质二次电池为 满充电状态。在初次放电时,超过相当于负极活性物质层的理论容量的量并与负极活性物 质层接触的过剩的裡被正极的裡吸藏材料吸藏(放电工序)。由此,充电时的裡向负极上析 出的可能性降低。被裡吸藏材料电化学地吸藏的裡的量(过剩量),与通过从接触负极活性 物质层的裡的总量减去相当于理论容量的量的裡而算出的量相等。用于使裡吸藏材料不可 逆地吸藏裡的放电工序,可W在非水电解质二次电池的出货前进行,也可W与出货后的初 次使用时的放电同时进行。
[0084] 接着,对采用本实施方式的方法,能够制造输出特性优异的非水电解质二次电池 的理由进行说明。W下的见解来自于本申请的提出申请时本发明人的推测。
[0085] 如图2所示,裡层22形成于负极活性物质层21上。在负极化成工序中,负极活性 物质层21中所含的负极活性物质的化成处理通过裡层22的裡而进行。裡层22具有超过相 当于负极活性物质层21的理论容量的量的过剩的裡。因此,可进行负极活性物质层21的 全部的负极活性物质的化成处理。另外,成为全部的负极活性物质吸藏了裡的状态(充电 状态)。因此,在负极活性物质层21之中形成裡的移动路径。其结果,裡能够顺畅地移动, 改善非水电解质二次电池的输出特性。
[0086] 通常,向负极或正极赋予裡的目的是事先补偿由于正极或负极的不可逆容量而消 耗的裡离子。因此,只限于W补偿不可逆容量为目的,不能将超过相当于理论容量的量的裡 赋予负极或正极,该一点与本实施方式的方法不同。当然,根据本实施方式,负极的不可逆 容量也得到补偿。
[0087] 根据本实施方式,在非水电解质二次电池的负极活性物质层上没有裡残存。过剩 的裡被裡吸藏材料吸藏。因此,由正极的可逆容量、负极的可逆容量和电池中所含的裡的总 量,能够验证形成于负极活性物质层上的裡层是否具有超过相当于负极活性物质层的理论 容量的裡量。
[008引具体而言,通过在单电极的测定,确定正极的可逆容量和负极的可逆容量。进行充 电状态下的正极和负极的组成分析,确定正极和负极中所含的裡的量。通过正极中所含的 裡量加上相当于负极的可逆容量的裡量,能够确定放电状态的正极中所含的裡量。通过放 电状态的正极中所含的裡量减去能够充放电的正极活性物质可具有的最大的裡量,确定正 极中所含的裡的过剩量。通过所得到的裡的过剩量加上充电状态的负极中所含的裡量,能 够确定在非水电解质二次电池的制造时形成于负极活性物质层上的裡层中所含的裡量。并 且,由形成于负极活性物质层上的裡层中所含的裡量、和通过单电极测定得到的放电容量, 能够算出过剩的裡的量相对于与负极的可逆容量相当的量的比例。另一方面,正极中所含 的裡的过剩量,与正极中所含的裡吸藏材料的裡吸藏容量相对应。因此,能够求出形成于负 极活性物质层上的裡层的裡的过剩量相对于与正极中所含的裡吸藏材料的裡吸藏容量相 当的量的比例。另外,如果是在裡吸藏材料吸藏裡之前,则能够通过评价负极的容量,掌握 是否存在过剩的裡W及其量。
[0089] 例如,非水电解质二次电池处于满充电状态时,被负极活性物质吸藏的裡量(裡 原子的数量)、和被裡吸藏材料吸藏的裡量(裡原子的数量)的合计量,超过相当于负极的 理论容量的裡量(裡原子的数量)。
[0090] 再者,也能够将在本实施方式中公开的技术应用于非水电解质一次电池。前面说 明的(1)负极准备工序、(2)负极化成工序和(4)组装工序,可原样应用于非水电解质一次 电池的制造方法。非水电解一次电池和非水电解质二次电池的不同点在于正极的材料。在 非水电解质一次电池的情况下,在正极准备工序中,准备包含能够吸藏裡的正极活性物质 的正极。例如,在正极集电体上形成正极活性物质层。作为正极活性物质,可W使用作为非 水电解质一次电池的正极活性物质公知的材料。典型地,可W考虑氣化石墨、亚硫酷氯等。 即,在非水电解质一次电池的情况下,不需要区分裡吸藏材料和正极活性物质。裡吸藏材料 可W是与正极活性物质不同的材料。
[0091] 实施例 [009引(样品1)
[0093] 采用W下方法制作了作为样品1的非水电解质二次电池。在样品1中,将过剩量 设定为可逆容量的8. 4%。如前面说明的那样,"过剩量"是通过从与负极活性物质层接触 的裡的总量减去相当于理论容量的量而算出的。
[0094] 首先,采用W下方法制作了负极。采用机械合金化法,制作了作为负极活性物质 的Ti-Si合金。具体而言,将Ti和SiW36:64的质量比与直径15mm的不诱钢球一起投入 振动球磨装置。将振动球磨装置的内部用氣气置换,维持在1个大气压。在振幅8mm、转速 1200rpm的条件下驱动振动球磨装置,花费80小时进行了机械合金化。其结果,得到平均粒 径为10ym的合金粉末。
[0095] 接着,将Ti-Si合金、导电剂和粘结剂W固体成分的质量比率成为100:30:1
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