非水电解质二次电池的制作方法_2

文档序号:8446004阅读:来源:国知局
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[0化2] 电池壳体50具备上端开放的扁平的长方体状的电池壳体主体52、和将其开口部 堵塞的盖体54。在电池壳体50的上表面(即盖体54),具备用于将在电池壳体内部产生的 气体排出到壳体的外部的安全阀55。在盖体54还设置有:正极端子70,其与在卷绕电极体 80的正极10设置的正极活性物质层非形成部18电连接;和负极端子72,其与在卷绕电极 体80的负极20设置的负极活性物质层非形成部28电连接。
[0化3] 作为电池壳体50的材质,使用例如;侣、钢等的金属材料;聚苯硫離树脂、聚酷亚 胺树脂等的树脂材料。另外,电池壳体50的形状(外形)可W是例如圆形(圆筒形、硬币 形、纽扣形)、六面体形(长方体形、立方体形)、袋体形、W及将它们进行加工而变形的形状 等。
[0054] <卷绕电极体80>
[0化5] 图2是表示一实施方式设及的卷绕电极体的构成的示意图。如图1和图2所示, 本实施方式设及的卷绕电极体80,具备长片状的正极(正极片)10、和长片状的负极(负极 片)20。正极片10具备长的形状的正极集电体12、和至少在一方的表面(典型地为两面) 沿长度方向而形成的正极活性物质层14。负极片20具备长的形状的负极集电体22、和至 少在一方的表面(典型地为两面)沿长度方向而形成的负极活性物质层24。另外,在正极 活性物质层14与负极活性物质层24之间,作为防止两者的直接接触的绝缘层而配置有2 枚长片状的隔板40。
[0化6] 该样的卷绕电极体80,可W通过例如W下方式制作;将W正极片10、隔板片40、负 极片20、隔板片40的顺序重叠而成的叠层体在长度方向上卷绕,将所得到的卷绕体从侧面 方向挤压压扁,由此成形为扁平形状。
[0057] 在作为卷绕电极体80的卷绕轴方向的一端部向另一端部的方向而规定的宽度方 向(短边方向)上,在其中央部分形成有卷绕巧部分,所述卷绕巧部分是形成在正极集电体 12表面的正极活性物质层14、和形成在负极集电体22表面的负极活性物质层24重叠并紧 密层叠而成的。在卷绕电极体80的卷绕轴方向的两端部,正极片10的正极活性物质层非 形成部18和负极片20的负极活性物质层非形成部28,分别从卷绕巧部分向外侧伸出。并 且,在正极侧伸出部分18附设正极集电板,在负极侧伸出部分28附设负极集电板,并分别 与正极端子70 (图1)和上述负极端子72 (图1)电连接。
[0化引 < 正极片10〉
[0化9] 在此公开的非水电解质二次电池的正极片10,是在正极集电体12上固定有正极 活性物质层14的形态。作为正极集电体12,优选使用包含导电性良好的金属(例如侣、镶、 铁等)的导电性部件。
[0060] 正极活性物质层14具有在正极集电体12的面方向上被划分的2个区域,即第1 区域和第2区域。再者,在此公开的技术中,第1区域和第2区域设置在正极集电体的面方 向的一部分即可,其位置关系、大小等不特别限定。另外,正极活性物质层14可W实质上由 第1区域和第2区域该2个区域构成,或者除了上述2个区域W外可W还具有第3区域。
[0061] 图3是示意性地表示一实施方式设及的正极片的构成的平面图。在图3所示的实 施方式中,正极片10具备正极集电体12、和固定在该正极集电体上且至少包含正极活性物 质16的正极活性物质层14。另外,沿正极片10的宽度方向(与图3中用箭头表示的长的 方向正交的方向;短边方向)的一方的端部带状地配置有正极活性物质层非形成部18。并 且,在正极集电体12上的除了正极活性物质层非形成部18W外的部分,在长度方向(图3 中的箭头的方向;长边方向)的中央部分配置有带状的第1区域14a,除了该中央部分W外 在两端部分配置有带状的第2区域14b。
[0062] 第1区域14aW包含磯酸铁裡的正极活性物质16a为主体。磯酸铁裡具有橄揽石 型的晶体结构,虽然与其它正极活性物质材料相比理论容量小,但是由于形成磯酸稳定的 结构,因此即使变为高温也难W放出氧,热稳定性优异。另外,磯酸铁裡与其它正极活性物 质材料相比驱动电位低,充放电的平均电位为3. 4V(vs.Li/Li+)附近。因此,能够在低SOC 区域(例如SOC为30%W下的区域)中实现优异的输入输出特性。并且,使用资源丰富的 铁,成本低。
[0063] 作为磯酸铁裡,可W购入市售产品,也可W采用W往公知的方法调制。磯酸铁裡 的性状不特别限定,但典型地为粒子状(粉末状),例如一次粒子的平均粒径优选为10~ 500nm(典型地为50~200nm)的范围。另外,例如二次粒子的平均粒径优选为0.1~ 10ym(典型地为0. 5~5ym)的范围。通过使一次粒子和/或二次粒子的平均粒径成为上 述范围,能够很好地提高磯酸铁裡的电子传导性,能够在正极活性物质层内形成宽且良好 的导电路径。
[0064]再者,在本说明书中「平均粒径」是指通过电子显微镜(扫描型电子显微镜(SEM:ScanningElectronMicroscope)或透射型电子显微镜都能够使用)照片观察至少30个W 上(例如30~100个)的粒子而得到的粒径的算术平均值。
[0065] 具体而言,首先将具备正极活性物质层的正极从电池壳体中取出,与其它部件分 离。接着,将该正极用适当的溶剂(例如EMC)洗漆,将支持盐等除去。接着,对该正极通过 截面抛光加工使截面露出,用电子显微镜观察该截面。接着,采用能量色散型X射线光谱法 烟)X;EnergyDispersiveX-raySpectroscopy)对所得到的观察图像进行分析(例如用 磯酸铁裡中特有的元素(例如铁(Fe))映射),将磯酸铁裡粒子特定。并且,对任意30个W 上(例如30~100个)的各粒子测定粒径,可W通过算术平均求出该值。
[0066] 在优选的一方式中,在包含磯酸铁裡的正极活性物质粒子16a表面附着有导电性 碳。换言之,在优选的一方式中,在第1区域14a,含有附着了导电性碳的包含磯酸铁裡(碳 附着的磯酸铁裡)的正极活性物质。由此,能够赋予磯酸铁裡更高的电子传导性。
[0067] 作为导电性碳,优选使用各种炭黑(例如己诀黑、炉黑、科琴黑等)、焦炭、活性炭、 石墨、碳纤维(PAN系碳纤维、渐青系碳纤维)、碳纳米管、富勒締、石墨締等的导电性碳。尤 其优选导电性高的炭黑(典型地为己诀黑)。导电性碳的性状不特别限定,但优选与作为被 附着物的上述磯酸铁裡相比平均粒径小。并且,一次粒子的平均粒径越小,比表面积越大, 能够确保与磯酸铁裡的接触面积更大,对于使电子传导性提高是有利的。另一方面,一次 粒子的平均粒径小的导电材料,作为其另一方面有体积增大的倾向,因此有可能使能量密 度降低。由于该些理由,构成导电性碳的一次粒子的平均粒径优选为1~200皿(典型地为 10~lOOnm)的范围。
[0068] 导电性碳的附着量,在W磯酸铁裡为100质量份时优选为0.01~10质量份(例如 0.1~5质量份)。通过使附着量为0.01质量份W上,能够赋予磯酸铁裡高的导电性。另 夕F,如上所述导电性碳与磯酸铁裡相比体积密度低,因此通过使导电性碳的附着量为10质 量份W下,能够防止碳附着的磯酸铁裡的体积密度过于降低,实现正极活性物质层的更进 一步的高密度化。
[0069] 在第1区域14a中,除了上述包含磯酸铁裡的正极活性物质16aW外,可W根据需 要含有能够作为一般的非水电解质二次电池的正极活性物质层的构成成分而使用的材料。 作为该样的材料的例子,可举出导电材料、粘合剂。作为导电材料,优选使用各种炭黑(典 型地为己诀黑、科琴黑)、焦炭、活性炭、石墨、碳纤维、碳纳米管等的碳材料。另外,作为粘合 剂,优选使用聚偏二氣己締(PVd巧等的面化己締树脂、聚环氧己烧(阳0)等的聚亚烷基氧 化物(polya化}deneoxide)等。
[0070] 正极活性物质16a占第1区域14a整体(构成第1区域14a的固体成分整体)的 比例为大致60质量% ^上(典型地为60~99质量% )是适当的,通常优选为大致70~ 95质量%,例如90~95质量%。使用导电材料的情况下,导电材料占第1区域14a整体的 比例,例如可W为大致1~20质量%,通常优选为大致2~10质量%。通过将导电材料的 量抑制为所需最小限度而提高正极活性物质的含有比例,能够使电池更加高容量化。在使 用粘合剂的情况下,粘合剂占第1区域14a整体的比例,例如可W为大致0.5~10质量%, 通常优选为大致1~5质量%。
[0071] 第2区域14bW包含裡过渡金属复合氧化物的正极活性物质1化为主体。通过使 用裡过渡金属复合氧化物,能够补充磯酸铁裡的低的能量密度,能够实现高容量。
[0072] 作为裡过渡金属复合氧化物,可W考虑已知能够作为非水电解质二次电池的正极 活性物质而使用的各种材料的1种或2种W上。作为优选例,可举出层状系、尖晶石系等的 裡过渡金属复合氧化物。具体而言,可例示LiCo〇2等的裡钻复合氧化物系材料、LiNiO2等 的裡镶复合氧化物系材料、LiNia.eMni.成4、^化。.33仿。.33111。.33〇2等的裡镶铺复合氧化物系材 料、LiMn2〇4等的裡铺尖晶石系材料等。其中
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