非水电解质电容器元件的制作方法_4

文档序号:8927237阅读:来源:国知局
,从而制备正极。从所述正极冲切出具有16mm直径的圆,从而形成所 述正极的电极。所述正极中涂布在具有16mm直径的侣(A1)巧上的碳粉(石墨)的质量为 lOmg。
[0193] <负极的制造〉
[0194] 对于负极活性材料,使用碳粉(MAGD,由HitachiQiemicalCo. ,Ltd.制造)。 所述碳粉具有4,eOOmVg的通过氮气吸附的BET比表面积、如通过激光衍射粒度分析仪 (SALD-2200,由化imadzuCo巧oration制造)测量的20ym的平均粒径(中值直径)、和 630kg/m3的振实密度。
[0195] 向3g所述碳粉(石墨)和0. 15g导电剂(己诀黑)中添加水,并且将所得物捏合。 向所得物中进一步添加4g的3质量%駿甲基纤维素(CMC)水溶液作为增稠剂,并且将所得 混合物捏合,从而制造浆料。将所得浆料施加到化巧上,之后在120°C真空干燥4小时,从 而形成负极。从所述负极冲切出具有16mm直径的圆,从而制备所述负极的负极。所述负极 中涂布在具有16mm直径的化巧上的碳粉(石墨)的质量为lOmg。
[0196] <非水电解质〉
[0197] 对于非水电解质,制备0. 3血其中已经溶解有4mol/L的LiPFe的碳酸二甲醋 (DMC) 〇
[019引在所述其中已经溶解有4mol/L的LiPFe的碳酸二甲醋值MC)中,将S(五氣苯 基)棚烧(TPFPB,试剂,由Tokyo Chemical industiT Co.,Ltd.制造)作为具有能够与含 面素原子的阴离子键合的部位的化合物溶解,W得到如下浓度;0质量% (对比产品)、0. 5 质量% (本发明产品1)、1.0质量% (本发明产品2)、和2. 5质量% (本发明产品3)。
[019引< 隔板〉
[0200] 对于隔板,准备实验室滤纸(GA-100GLASSFI邸RFILTER,由ADVANTECGROUP制 造)。
[0201] <电池的制造〉
[0202] 在氣气干燥箱中,将所制造的正极和负极如图2中所示的在所述正极和所述负极 之间存在所述隔板的情况下彼此相邻地设置,从而制造半开放单元电池型非水电解质二次 电池。
[0203] 接着,所制造的非水电解质二次电池的每一个W如下方式进行反复充电-放电性 质的评价。结果示于表1和图3中。
[0204] <反复充电-放电性质的评价〉
[020引将所制造的非水电解质二次电池的每一个在室温(25°C)下W0. 5mA/cm2的恒 定电流充电至5. 2V的充电终止电压。在第一次充电之后,将所述非水电解质二次电池W 0.5mA/cm2的恒定电流放电至2. 5V。将该充电和放电循环重复50次。通过充电-放电测 试装置(町-SDSSystem,由HokutoDenkoCo巧oration制造)测量第1次循环至第50次循 环后的电池容量(放电容量和充电容量)。注意,所述电池容量是每lOmg正极活性材料的 质量换算值。
[0206] 表 1
[0207]
[020引从表1和图3中所呈现的结果看出,分别包含1. 0质量%和2. 5质量%的TPFPB的本发明产品2-3在第50次充电和放电循环之后具有80mAh/正极活性材料的质量(g)的 放电容量,而不包含TPFPB的对比产品在第50次充电和放电循环之后具有lOmAh/正极活 性材料的质量(g)的放电容量。证实了由于TPFTO的添加而改进对反复使用的耐久性的效 果。
[0209] 注意,其中TPFTO的量为0. 5质量%的本发明产品1在第10次循环之后其电池容 量逐渐下降。
[0210] 此外,由图3中所呈现的结果发现,包含TPFPB的本发明产品2和3的非水电解质 二次电池由于反复使用而导致的恶化较小。由于未添加TPFPB,对比产品在第2次循环之后 其电池容量显著下降。
[0211] (实施例2和对比例1)
[0212] -非水电解质二次电池的制造-[0引引 < 正极〉
[0214]制备与实施例1的正极相同的正极。 邮巧] < 负极〉
[0216] 制备与实施例1的负极相同的负极。
[0217] <非水电解质〉
[021引对于非水电解质,制备0. 3血其中已经溶解有4mol/L的LiPFe的碳酸二甲醋 (DMC)0
[0219] 在所述其中已经溶解有4mol/L的LiPFe的碳酸二甲醋值MC)中,将S(五氣苯基) 棚烧(TPFPB,试剂,由TokyoChemicalindustiTCo.,Ltd.制造)作为具有能够与含面素 原子的阴离子键合的部位的化合物溶解,W得到如下浓度;〇质量% (对比例1),和1. 0质 量% (实施例2)。
[0220] < 隔板〉
[022U 对于隔板,准备实验室滤纸(GA-100GLASSFI邸RFILTER,由ADVANTECGROUP制 造)。
[0222] <电池的制造〉
[0223] 在氣气干燥箱中,将所制造的正极和负极如图2中所示的在所述正极和所述负极 之间存在所述隔板的情况下彼此相邻地设置,从而制造半开放单元电池型非水电解质二次 电池。
[0224] <反复充电-放电性质的评价〉
[0225] 接着,所制造的非水电解质二次电池的每一个W与实施例1中相同的方式进行反 复充电-放电性质的评价。
[0226] 将实施例2和对比例1的非水电解质二次电池在第50次充电和放电循环之后各 自拆开W取出正极和负极。所取出的正极和负极的横截面进行沈M-EDX元素分析。结果各 自示于图44-40、54-50、64-60、和74-7£中。
[0227] 图4A为描绘在其中使用的是其中溶解有4mol/L的LiPFe而未添加TPFPB的碳酸 二甲醋值MC)电解质溶液的对比例1中在第50次循环之后正极的横截面的沈M照片。
[022引图4B-4D各自为在其中使用的是其中溶解有4mol/L的LiPFe而未添加TPFTO的碳 酸二甲醋值MC)电解质溶液的对比例1中在第50次循环之后正极的横截面的SEM-EDX元 素照片。
[0229] 图5A为在其中使用的是其中溶解有4mol/L的Li化而未添加TPFPB的碳酸二甲 醋值MC)电解质溶液的对比例1中在第50次循环之后负极的横截面的SEM照片。
[0230]图5B-5D各自为在其中使用的是其中溶解有4mol/L的LiPFe而未添加TPFTO的碳 酸二甲醋值MC)电解质溶液的对比例1中在第50次循环之后负极的横截面的SEM-EDX元 素照片。
[0231] 图6A为描绘在其中使用的是添加有1质量%的TPFPB的其中溶解有4mol/L的 LiPFe的碳酸二甲醋值MC)电解质溶液的实施例2中在第50次循环之后正极的横截面的 SEM照片。图6B-抓各自为在其中使用的是添加有1质量%的TPFPB的其中溶解有4mol/ L的LiPFe的碳酸二甲醋值MC)电解质溶液的实施例2中在第50次循环之后正极的横截面 的SEM-EDX元素照片。
[0232] 图7A为描绘在其中使用的是添加有1质量%的TPFPB的其中溶解有4mol/L的 LiPFe的碳酸二甲醋值MC)电解质溶液的实施例2中在第50次循环之后负极的横截面的 SEM照片。图7B-7E各自为在其中使用的是添加有1质量%的TPFPB的其中溶解有4mol/ L的LiPFe的碳酸二甲醋值MC)电解质溶液的实施例2中在第50次循环之后负极的横截面 的SEM-EDX元素照片。
[023引一旦对所述非水电解质二次电池充电,则所述非水电解质中的LiPFe离解并且作 为离解的阴离子的插入到正极中。在该过程中,PFe^的一部分分解而释放氣离子。如 果口。日^可在不被疏远(estrange)的情况下存在,则氣离子存在于所述非水电解质中、或者 所述正极或负极中。
[0234] 由图4B和4C发现,在其中未向对比例1的非水电解质添加TPFTO作为所述具有 能够与含面素原子的阴离子键合的部位的化合物的情况下,检测到氣(巧元素与正极巧的 侣(A1)的分布一致(匹配),并且在正极巧A1中存在F。此外,在其中未向所述非水电解 质添加TPFro作为所述具有能够与含面素原子的阴离子键合的部位的化合物的情况,由图 5C和抓发现,检测到氣(巧元素与负极巧的铜(化)元素的分布一致,并且在负极巧化中 存在F。
[0235] 同时,在其中向实施例2的非水电解质添加TPFTO作为所述具有能够与含面素原 子的阴离子键合的部位的化合物的情况下,如图6B、6C、7C和7D中所描绘的,未观察到在电 极巧上的氣(巧元素的任何显著存在。尤其是,发现正极巧A1的氣(巧浓度低。
[0236] 该些结果表明,添加至所述非水电解质的1口尸^捕获氣离子,使得从口尸6^离解的氣 离子覆盖电极的表面W提升内阻,而不是导致电极的恶化,例如妨碍高的输出。认为,作为 W上的结果,可在具有高浓度即4mol/L的所述电解质盐的电解质溶液的情况下防止在反 复充电和放电期间电池容量的降低。
[0237](实施例3)
[023引-非水电解质二次电池的制造-
[0239] --在改变EC和DMC的比率的情况下的反复充电-放电性质的评价一
[0240] < 正极〉
[0241] 制备与实施例1的正极相同的正极。
[0242] < 负极〉
[0243] 制备具有16mm直径和0. 3mm厚度的由金属Li形成的负极。
[0244] <非水电解质〉
[024引对于非水电解质,各自W0. 3血的量制备5种类型的其中已经溶解有5mol/L的LiPFe的非水溶剂;[单独的碳酸二甲醋值MC)、碳酸亚己醋(EC):DMC= 1:5(质量比)、 EC:DMC= 1:4(质量比)、EC:DMC= 1:3(质量比)、和EC:DMC= 1:2(质量比)]。
[0246] 在其中已经溶解有5mol/L的LiPFe的各非水溶剂中,将S(五氣苯基)棚烧 (TPFPB,试剂,由Tokyo化emicalin化st巧Co. ,Ltd.制造)作为具有能够与含面素原子 的阴离子键合的部位的化合物溶解,W得到2. 5质量%的浓度。
[0247] < 隔板〉
[0248] 对于隔板,准备实验室滤纸(GA-100GLASSFI邸RFILTER,由ADVANTECGROUP制 造)。
[0249] <电池的制造〉
[0巧0] 在氣气干燥箱中,将所制造的正极和负极如图2中所示在所述正极和所述负极之 间存在所述隔板的情况下彼此相邻地设置,从而制造半开放单元电池型非水电解质二次电 池。
[0251] 接着,所制造的非水电解质二次电池的每一个W如下方式进行反复充电-放电性 质的评价。
[0巧2] <反复充电-放电性质的评价〉
[0巧引将所制造的非水电解质二次电池每一个在室温(25°C)下W0. 5mA/cm2的恒定电 流充电至5. 4V的充电终止电压。在第一次充电之后,将所述非水电解质二次电池W0. 5mA/ cm2的恒定电流放电至3. 0V。将该充电和放电循环重复30次。通过充电-放电测试装置 (町-SDSSystem,由HokutoDenkoCo巧oration制造)测量在第一次循环至第30次循环后 的电池容量(放电容量和充电容量)。注意,所述电池容量为每lOmg正极活性材料的质量 换算值。结果呈现于图8中。
[0254] 由图8的结果发现,当WEC与DMC之间的质量比计DMC的质量比率高时,电池容 量高。此外,当EC对DMC的质量比高达约3:7时获得60 (mAh/正极活性材料的质量(g)) 的电池容量,并且因此发现,也可使用其中将EC添加至DMC的非水电解质。
[0巧5](实施例4)
[0巧6]-非水电解质二次电池的制造-[0257]--非水溶剂的选择--[0巧引 < 正极〉
[0259] 制备与实施例1的正极相同的正极。
[0260] < 负极〉
[0261] 制备与实施例1的负极相同的负极。
[026引 < 非水电解质〉
[026引对于非水电解质,各自W0. 3mL的量制备六种类型的其中已经溶解有4mol/L的LiPFe的非水溶剂;[碳酸二甲醋值MC)、碳酸己甲醋(EMC):DMC= 1:5(质量比)、己酸甲醋 (MA) :DMC= 1:5(质量比)、甲酸甲醋(M巧:DMC= 1:5(质量比)、碳酸二己醋值EC):DMC= 1:5、和丙酸甲醋(MP):DMC= 1:5]。
[0264]在其中已经溶解有4mol/L的LiPFe的各非水溶剂中,将S(五氣苯基)棚烧 (TPFPB,试剂,由化kyo化emicalin化stryCo. ,Ltd.制造)作为具有能够与含面素原子的 阴离子键合的部位的化合物溶解,W得到0质量%、〇. 5质量%、1.0质量%、和2. 5质量% 的浓度。
[026引< 隔板〉
[0266] 对于隔板,准备实验室滤纸(GA-100GLASSFI邸RFILTER,由ADVANTECGROUP制 造)。
[0267] <电池的制造〉
[026引在氣气干燥箱中,将所制造的正极和
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