非水电解质二次电池的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及非水电解质二次电池的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，锂离子二次电池、镍金属氢化物电池和其它非水电解质二次电池（例如， 日本专利申请公开号2007-311107 (JP 2007-311107A))已经被用作车载电源以及用于PC 和便携终端的电源。特别地，重量轻且具有高能量密度的锂离子二次电池的重要性作为车 载高输出电源而增长。在锂离子二次电池中，进行充电和放电，以便在由正电极活性材料制 成的正电极和由负电极活性材料制成的负电极之间传送锂离子。也就是，在充电时，锂（载 荷子）被从正电极活性材料抽出，并且作为锂离子被释放到电解质中。在充电时，锂离子被 插入到在负电极侧设置的负电极活性材料（例如，层状石墨）的结构中。锂离子从正电极 活性材料获得穿过外部电路的电子，并且被存储在这里。
【发明内容】
[0003] 另外，刚组装的电池处于非充电状态，因此对电池进行首次充电处理。也就是，对 电池进行在诸如正电极、负电极和电解质的电池构成要素的组装之后的首次要进行的充电 处理。以下，首次充电过程被称为"初始充电"。通常，当进行初始充电时，在电池中生成气 体，从而升高内部压力。从生产效率的观点来看，应当尽快完成充电。然而，如果内部压力 过度升高，则电池的安全阀被激活，因此该电池不能使用。相应地，要求缩短用于初始充电 的时间，同时防止电池的内部压力的升高。
[0004] 本文中提出的非水电解质二次电池的制造方法为一种制造非水电解质二次电池 的方法，所述非水电解质二次电池包括作为负电极活性材料的石墨和正电极活性材料，所 述正电极活性材料包括在充电时可以被保持在所述石墨的层之间的载荷子（例如，在锂离 子二次电池的情况下，锂）。所述制造方法包括组装包括正电极和负电极的电池的步骤。进 一步地，所述制造方法包括对所述电池进行首次充电的进行初始充电过程的步骤。这里，在 所述初始充电过程中，当所述充电期间在所述电池中引起的气体生成量不依赖于充电电流 值时，以相对大的第一电流值进行充电，以及当所述气体生成量依赖于所述充电电流值时， 以小于所述第一电流值的第二电流值进行所述充电。
[0005] 根据这样的配置，当在初始充电期间在电池中引起的气体生成量不依赖于充电电 流值时，以相对大的第一电流值进行充电。相应地，与常规技术相比，可以缩短充电时间。进 一步地，当在初始充电期间在电池中引起的气体生成量依赖于充电电流值时，以小于第一 电流值的第二电流值进行充电。相应地，与以第一电流值进行充电的情况相比，可以抑制在 电池中气体的生成。因此，根据本发明，可以防止电池的内部压力的升高并且在短时间内完 成充电。
[0006] 在本文公开的制造方法的一个优选方面，当所述电池的荷电状态（SOC)为预定的 基准值A或更小时，可以以第一电流值进行所述充电，以及当所述荷电状态大于所述预定 的基准值A时，可以以第二电流值进行所述充电。在这种情况下，可以简化初始充电的控 制。这里，所述SOC基于以下来指示电池的荷电状态：在电池可以可逆地充电和放电的运行 电压范围内，达到最大电压的荷电状态（也就是，满充电状态）被认为100 %，并且达到最小 电压的荷电状态（也就是，未充电状态）被认为0%。
[0007] 在本文公开的制造方法的一个优选方面，相对于所述SOC的所述基准值A被设定 为5 %以上且20 %以下的范围。在这样的基准值A的范围内，可以以较高的水平既缩短充 电时间也减少气体生成量。
[0008] 在本文公开的制造方法的一个优选方面，所述第二电流值对所述第一电流值的比 率（所述第二电流值/所述第一电流值）可以为1/5以上且1/2以下。在这样的比率（第 二电流值/第一电流值）的范围内，可以以较高的水平既缩短充电时间也减少气体生成量。 例如，所述第一电流值可以为1.5C以上且5C以下，并且所述第二电流值可以为0. 1C以上 且1C以下。
【附图说明】
[0009] 下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义， 在附图中，相似的标号表示相似的要素，并且其中：
[0010] 图1为示意性示例出根据一个实施例的锂离子二次电池的图；
[0011] 图2为示意性示例出在一个实施例中使用的卷绕电极体的图；
[0012] 图3为示出在SOC和电池内部压力之间的关系的图；
[0013] 图4为示例出根据一个实施例的充电控制装置的配置的框图；
[0014] 图5为示例出根据一个实施例的充电控制装置的控制流程的流程图；
[0015] 图6为示出电池容量和电压之间的关系的图；
[0016] 图7为示出在高温下的保存天数和容量保持率之间的关系的图；并且
[0017] 图8为示出在循环次数和容量保持率之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0018] 下面将参考附图描述本发明的实施例。在下面要描述的附图中，相同的参考标号 被分配给产生相同效果的部件/部分。注意，在每个附图中的尺寸关系（长度、宽度、厚度等 等）没有示出实际的尺寸关系。此外，在本说明书中没有特别提及但是对于本发明的执行 是必要的事项（例如，包括正电极和负电极的电极体的配置和制造方法，隔板（separator) 或者电解质的配置和制造方法，有关锂离子二次电池或相似电池的组装的一般技术，等等） 可以被理解为本领域技术人员基于本领域常规技术的设计事项。
[0019] 以下按此顺序依次描述根据本发明的一个实施例的非水电解质二次电池的配置 和初始充电过程。以下处理对锂离子二次电池上进行初始充电的情况，但是其不旨在限制 本发明的适用主体。
[0020] 〈锂离子二次电池〉本实施例的锂离子二次电池100 (以下适宜地称为"电池"） 具有以下配置。也就是，例如，如图1所示，电极体（卷绕电极体）80和非水电解质（未示 出）被容纳在具有其中可以容纳卷绕电池体80的形状（扁平箱形）的外壳50。电极体80 被配置为使得伸长的正电极片10和伸长的负电极片20夹着伸长的隔板40而被卷绕成扁 平形状。
[0021] 外壳50包括其上端开口的扁平矩形立方体状外壳主体52以及覆盖开口的盖54。 作为构成外壳50的材料，优选使用诸如铝和钢的金属材料（在本实施例中，使用铝）。或 者，通过模制诸如聚亚苯基硫醚（PPS)和聚酰亚胺树脂的树脂材料来形成外壳50。在外壳 50的顶面（也就是，盖54)上设置电连接到卷绕电极体80的正电极的正电极端子70和电 连接到卷绕电极体80的负电极20的负电极端子72。在盖54的两个端子70、72之间形成 薄安全阀56,薄安全阀56被配置为当内部压力升高到大于预定水平时，减轻外壳50的内部 压力。扁平卷绕电极体80和非水电解质（未示出）被容纳在外壳50中。
[0022] 根据本实施例的卷绕电极体80类似于通常的锂离子二次电池的卷绕电极体。如 图2中所示，在卷绕电极体80尚未被组装的之前阶段，卷绕电极体80具有伸长的（带状） 片结构。
[0023] 〈正电极片〉正电极片10具有这样的结构，其中，包括正电极活性材料的正电极活 性材料层14被保持在具有连续片形状的箔状正电极集电体12的两面上。注意，正电极活 性材料层14未被附着到正电极片10的沿着其宽度方向上的端侧的一个侧边缘（图中的左 侧边缘部分），以便形成正电极活性材料层非形成部16,在该正电极活性材料层非形成部 16中，正电极集电体以给定的宽度暴露。优选将适合于正电极的诸如铝箔的金属箔用于正 电极集电体12。
[0024] 作为在本实施例中使用的正电极活性材料，可以使用一种或多种物质，这样的物 质可用作锂离子二次电池的正电极活性材料并且在充电时具有可以被保持在负电极活性 材料（后述的石墨）的层之间的载荷子（这里，锂）。正电极活性材料的实例为包括锂和作 为构成金属元素的过渡金属元素的氧化物（锂过渡金属氧化物）。该氧化物具有层状岩盐 结构、尖晶石结构和橄榄石结构中的任何结构。该氧化物的具体实例包括LiNi ^Mn^Co^C^ 等等。
[0025] 除正电极活性材料之外，正电极活性材料层14还可根据需要包含一种或多种可 用作在通常的锂离子二次电池中的正电极活性材料层的成分的材料。这样的材料的实例 是导电材料。作为导