非水电解质二次电池的制作方法_2

文档序号:9329059阅读:来源:国知局

[0026] 负极集电体42a的长边方向的端缘的一部分,作为不具有负极活性物质层42b和 负极活性物质层42c的延长部40延伸。延长部40的前端部40a与负极端子3的一个端部 3a连接。在负极集电体42a有多个的情况下,这些负极集电体42a的各延长部40的前端 部40a通过集束而一体化。一体化了的前端部40a与负极端子3连接。此外,正极也是同 样的,在来自正极集电体41a的延长部有多个的情况下,被集束了的多个延长部与正极端 子的一个端部连接。
[0027] 隔膜43防止正极板41与负极板42之间的短路。此外,隔膜43具有保持电解质 的功能。可以使用例如由聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等聚烯烃等构成的微多孔性膜形成隔 膜43。此外,作为隔膜43,不限于聚烯烃等单层膜,也可以使用具有用聚乙烯膜夹持聚丙烯 膜而成为三明治形式的三层构造的膜、或者使用通过将聚烯烃微多孔性膜与有机无纺布等 层叠得到的膜。此外,也可以使用单面或两面附着有二氧化硅、矾土、氧化镁、氧化锆、以及 二氧化钛等无机颗粒的聚烯烃微多孔膜。此外,还可以使用将这些无机颗粒分散在其内部 的聚烯烃膜。隔膜厚度可以为IOym~40μπι。如果隔膜过薄,则存在机械强度不足的问 题。如果隔膜过厚,则后述的隔膜表面和背面间的Li离子移动性降低。
[0028] 隔膜与至少正极可以不粘合。这是因为如后所述,对于本发明实施方式的非水电 解质二次电池,存在于隔膜与正极的界面的电解质中的Li离子在界面内的移动性是重要 的。也就是说,如果在这个界面有粘合层,则会起到妨碍Li离子在界面内移动的作用。
[0029] 如在图2中将封装体5的一部分放大表示的图所示,封装体5例如可以由具有热 熔接层51、金属层52和保护层53的三层构造的复合膜构成。中间的金属层52例如由铝 箱构成。此外,覆盖金属层52的内侧面的热熔接层51由例如聚丙烯(PP)这样的热熔接可 能的合成树脂构成。覆盖在金属层52的外侧面的保护层53例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)这样的耐久性和耐热性优异的合成树脂构成。此外,还可以使用具有多层的复合膜。 此外,金属层52外侧的合成树脂层并不是必需的。只要内侧表面采用具有合成树脂层的结 构即可。复合膜的厚度为0. 05~0. 8mm。
[0030] 作为封装体5的一个例子,可以列举具有在发电元件4的下面一侧配置的一个复 合膜和在上面一侧配置的另一个复合膜的两个复合膜结构的封装体。在该例子中,这两个 复合膜的周围的四边重叠,并且互相热熔接。此外,在另一个例子中,封装体5由一个比较 大的复合膜形成。在该例子中,配置在对折的复合膜的内侧的发电元件4的周围的三个边 重叠,并且互相热熔接。
[0031] 对于位于二次电池1的短边侧的一对端子2和端子3而言,在对封装体5的复合 膜进行热熔接时,位于封装体5的内侧的各个端子的一个端部(负极端子3的情况下为一 个端部3a)与各个集电体41a和集电体42a的延长部(负极集电体42a的情况下为延长部 40)连接。此外,这些端子穿过复合膜的连接面5a向外部引出,使得各个端子的另一个端部 (负极端子3的情况下为另一个端部3b)位于封装体5的外侧。也就是说,一对端子2和端 子3的一个端部和另一个端部之间的部分(负极端子3的情况下为一个端部3a和另一个 端部3b之间的部分)被封装体5的复合膜的连接面5a夹持。端子2和端子3在其被夹持 的夹持部分3c被封装。此外,在图1中,在二次电池1的相同的一方的端缘并列设置一对 端子2和端子3。但是,也可以在二次电池1的一方的端缘配置正极端子2,并在另一方的 端缘配置负极端子3。
[0032] 作为电解质,可以使用锂离子二次电池通常使用的电解质,例如,使用把锂盐溶解 于有机溶剂得到的非水电解质。作为有机溶剂,例如可以使用碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳 酸二甲酯、碳酸二乙酯、以及碳酸甲乙酯这些溶剂的一种或者通过组合二种以上制备的溶 剂。此外,作为锂盐,例如可以使用LiPF 6、LiBF4、LiCF3S03、LiC4F 9S03、LiN(CF3SO2)2、或者 LiC(CF3SO2)30
[0033] 在电解质的量中,可以包含剩余电解质部分。在此,所谓的剩余电解质部分是指从 存在于封装体5内的电解质的总体积,减去正极板41的空孔体积、负极板42的空孔体积和 隔膜43的空孔体积的总计(以下称为发电元件4的空孔体积)得到的电解质的量。剩余电 解质部分的值为正时,电解质总体积相对于发电元件4的空孔体积的倍率超过1。该倍率, 只要超过1即可。但是,该倍率优选的是1.1~1.7,更优选的是1.2~1.6的范围。当封 装体5内收容有具有正的剩余电解质部分的电解质时,如果从封装体5的外侧向发电元件4 的扁平面加压,则剩余电解质部分的电解质(剩余电解质)向封装体5内的发电元件4的 周边部5b移动(例如,向与发电元件4的各电极等的层叠方向垂直的垂直方向移动)并被 储存。为了收纳该储存部分,优选的是,使发电元件4与封装体5的内侧边界在主面的面内 方向上离开Imm~5mm左右。在此,用于收纳该储存部分的离开部分,可以设置在封装体5 与发电元件4的所有四个边之间。如后所述,剩余电解质成为针对发电元件4的Li离子供 给源。因此,能够有效地从四个方向供给Li离子。此外,如果由于前述离开部分的距离过 小,使得作为Li离子供给源的剩余电解质过少,则难以达到本发明的实施方式的効果。另 一方面,如果前述离开部分离开的距离过大,则由于在与主面平行的方向上电池外形变宽, 空间利用率显著变差。
[0034] 实施例1
[0035] 通过举出具体的实施例,对本发明的实施方式的非水电解质二次电池进行进一步 详细的说明。在实施例中使用了具有200mmX 220mm的与负极相对的正极活性物质层的主 面的正极板。此外,使用了具有比正极活性物质层的主面大的、204mmX 224mm的与正极相对 的负极活性物质层的主面的负极板。
[0036] 正极板的制造
[0037] 将作为第一正极活性物质的具有尖晶石构造的LiuMnuO4粉末、作为第二正极活 性物质的锂一镍一钴一锰酸锂(Ni/Li的摩尔比为0. 7)、作为粘合剂树脂的聚偏氟乙稀、以 及作为导电助剂的炭黑粉末,按照固体成分质量比71:23:2:4的比例,向作为溶剂的N-甲 基-2-吡咯烷酮(NMP)中添加,由此制备出正极浆料。
[0038] 将所述正极浆料涂布在铝箱上。使涂布后的正极浆料干燥,由此在正极板上形成 正极活性物质层。然后进行辊式压制。在该时点,正极活性物质层的空孔率为22%。此外, 与前述干燥区别,另外地进行热处理,即,在130°C下对涂布有所述正极浆料的正极板进行 2小时的热处理,由此制成正极板。正极活性物质层的每个单面的厚度和尺寸分别为79 μ m 和200mmX220mm。基于前述正极楽;料的固体成分的质量,正极活性物质层的粘合剂的含量 为2质量%。粘合剂的附着量面积比为8mg/m 2。该值是使用第一正极活性物质、第二正极 活性物质和炭黑的各自的BET比表面积的值并通过后述的方法计算出的值。
[0039] 附着量面积比
[0040] 所谓正极活性物质层的粘合剂的附着量面积比是指通过用每克正极活性物质层 的粘合剂量(mg/g)除以正极活性物质层的颗粒组的平均比表面积(m 2/g)计算出的值。也 就是说,如果M表示每克正极活性物质层的粘合剂量、B表示正极活性物质层的颗粒组的平 均比表面积,则粘合剂的附着量面积比由计算式(1)定义。此外,例如可以将通过BET法求 出的正极活性物质层中含有的颗粒的比表面积(X 1, X2, X3,…,Xn)代入计算式(2)计算出 B0
[0041 ] 附着量面积比=M/B…(I)
[0042] 平均比表面积(B) = X1YfX2YJX3Y3+…+XnY n…(2)
[0043] X1, X2, X3,…,Xn:正极活性物质层中含有的颗粒的BET比表面积(m2/g)
[0044] Y1, Y2, Y3,…,Yn (YfYJY3+*"+Yn= 1):正极活性物质层中含有的颗粒的比例(重 量比)
[0045] 负极板的制造
[0046] 将作为负极活性物质的被非晶碳覆盖的球状天然石墨粉末、作为氟树脂类粘合 剂树脂的聚偏氟乙烯、以及炭黑类导电助剂,按照固体成分质量比96. 5:3:0. 5的比例添 加到N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中。通过对得到的混合物进行搅拌,使所述固体材料在 NMP中均匀分散,由此制备出负极浆料。将该负极浆料涂布在铜箱上。通过将涂布后的负 极浆料干燥,由此在负极板上形成了负极活性物质层。将该负极板在120Γ下进行2小时 的热处理,由此制成负极板。负极活性物质层的每个单面的厚度和尺寸分别为60 μπι和 204mmX 224mm〇
[0047] 二次电池的制造方法
[0048] 如图2所示,按照负极板42、隔膜43、正极板41、以及隔膜43的顺序进行层叠,由 此制作成发电元件4。将负极端子3的内侧端(一个端部3a)与负极板42的负极集电体 42a的延长部40连接。同样地,将正极端子2的内侧端与正极板41的正极集电体41a的延 长部(图示省略)连接。此
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