锂离子二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及包括作为发电元件的卷绕体的锂离子二次电池。
【背景技术】
[0002] 作为驱动车辆的电动机的动力源，已知能够充放电的锂离子二次电池。这种锂离 子二次电池在电池壳体的内部具有卷绕体，该卷绕体通过将正极与负极隔着隔板层叠来构 成。正极是通过在正极用的集电体上涂布正极用的活性物质等来构成的。负极是通过在负 极用的集电体上涂布负极用的活性物质等来构成的。
[0003] 专利文献1中公开了一种非水电解质电池，其特征在于，为了防止正极和负极 在隔板的热收缩时相互接触，将负极的长边长度设为Aa，将短边长度设为Ab，将正极的 长边长度设为Ca，将短边长度设为Cb，将隔板的长边方向的长度设为SLa，将热收缩率 设为Ra，将隔板的短边方向的长度设为SLb，将热收缩率设为Rb，此时满足Aa>Ca，并且 Ab>CbSLaXV(l-Ra)，并且SLbXV(l-Rb)。专利文献1的结构中，仅规定了隔板宽度的最 小条件。因此，隔板宽度相对于正极宽度和负极宽度变得越大，就越容易实现专利文献1的 目的。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2003-217674号公报
[0007] 专利文献2:日本特开2011-119092号公报
【发明内容】
[0008] 但是，如果隔板宽度变得过大，则电解液会在隔板的空孔内过量地保持。因此，在 对隔板宽度非常大的锂离子二次电池反复进行高速率下的充放电、例如用于车载电池的用 途的情况下，由于内阻的增加，有输入输出特性大幅降低的顾虑。
[0009] 另一方面，在隔板由于过充电等的电池异常而发生热收缩时，防止正极和负极的 接触，换句话说降低隔板发生关闭后的漏电流也是重要的课题。
[0010] 所以，本申请发明的目的在于，提供一种降低隔板发生关闭后的漏电流，同时能够 抑制内阻增大的锂离子二次电池。
[0011] 为了解决上述课题，本申请发明涉及的锂离子二次电池，具有将包含发电元件的 片体绕轴卷绕而成的卷绕体，所述发电元件是将正极体和负极体隔着隔板层叠而成的，所 述锂离子二次电池的特征在于，在所述轴方向上，将所述隔板的从一端部到与所述负极体 的涂敷端部对应的位置为止的宽度设为A、并将所述隔板的从所述一端部到另一端部为止 的宽度设为B，此时，满足下述式（1)，同时所述正极体的活性物质粒子构成具有二次粒子 和在其内侧形成的中空部的中空结构，所述二次粒子是多个锂过渡金属氧化物的一次粒子 聚集而成的，在所述二次粒子中形成有从外部贯穿到所述中空部的贯穿孔，
[0012] 0· 02 彡 A/B 彡 0· 05 (1)。
[0013] 根据本发明，能够提供一种降低隔板发生关闭后的漏电流，同时能够抑制内阻增 大的锂离子二次电池。
【附图说明】
[0014] 图1是卷绕体的部分展开图。
[0015] 图2是将构成卷绕体的片体在A1 - A2截面切断了的截面图。
【具体实施方式】
[0016] 图1是卷绕体的部分展开图。图2是将构成卷绕体的片体在A1 - A2截面切断了 的截面图。卷绕体1是锂离子二次电池的发电元件，通过将片体10绕轴芯部件20卷绕来 构成，与电解液一同被收纳在未图不的壳体部件中。壳体部件可以使用圆筒型壳体、或者方 型壳体。锂离子二次电池能够用作例如车载电池，其对向车辆行驶用电动机供给的电力进 行存储。作为车辆包括混合动力车、电动汽车。所谓混合动力车，是将车载电池和内燃机作 为动力源并用的车辆。所谓电动汽车，是仅将车载电池作为动力源的车辆。
[0017] 片体10包含正极体11、负极体12和在夹持负极体12的位置配置的隔板13。再 者，隔板13也可以在夹持正极体11的位置配置。正极体11包含片状的正极用集电体111、 和在正极用集电体111的两面的一部分涂布的正极材料112。在此，将没有涂布正极材料 112的正极用集电体111的区域称为正极未涂敷部111a。如图1所示，正极未涂敷部111a 仅形成于正极用集电体111的轴方向一端部（正极端子侧的端部）。
[0018] 正极用集电体111可以使用铝。所谓正极材料112,是包含与正极相应的正极活性 物质粒子、导电剂、粘合剂等的层。正极活性物质粒子可以使用能够可逆地吸藏和释放锂的 各种锂过渡金属氧化物。锂过渡金属氧化物可以是层状结构或者尖晶石结构。正极活性物 质粒子是具有二次粒子和在其内侧形成的中空部的中空结构，所述二次粒子是多个锂过渡 金属氧化物的一次粒子聚集而成的，在二次粒子中形成有从外部贯穿到中空部的贯穿孔。 以下，将上述的正极活性物质粒子的结构称为带孔中空结构。
[0019] 二次粒子可以通过将一次粒子例如彼此烧结来生成。更具体而言，通过从含有锂 离子过渡金属氧化物所包含的过渡金属元素的至少一种的水溶液中，使该过渡金属的氢氧 化物析出，并将该过渡金属氢氧化物与锂化合物混合烧成，由此能够制造具备上述结构的 正极活性物质粒子。通过上述的正极活性物质粒子，电解液经由贯穿孔从外部流入中空部， 因此能够降低锂离子二次电池的内阻增大。导电剂可以使用碳粉末、碳纤维等的碳材料、镍 粉末等的导电性金属粉末。
[0020] 正极未涂敷部111a位于卷绕体1的正极端子侧，沿轴方向突出。正极未涂敷部 111a与未图示的锂离子二次电池的正极端子电连接。
[0021] 负极体12包含片状的负极用集电体121、和在负极用集电体121的两面的一部分 涂布的负极材料122。在此，将没有涂布负极材料122的负极用集电体121的区域称为负极 未涂敷部121a。如图1所图，负极未涂敷部121a仅在负极用集电体121的轴方向一端部 (负极端子侧的端部）形成。
[0022] 负极用集电体121可以使用铜。所谓负极材料122,是包含与负极相应的负极活性 物质粒子、导电剂等的层。负极活性物质粒子可以使用碳。负极材料122的轴方向的宽度 比正极材料112的轴方向的宽度大。
[0023] 在夹持负极体12的位置配置的隔板13,以轴方向的两端部彼此对齐的状态配置。 在此，将隔板13的从正极端子侧的端部13a到与负极体12的涂敷端部12a对应的位置为 止的隔板13的宽度（以下称为裕度）设为A，将隔板13的轴方向的宽度（以下称为隔板宽 度）设为B时，裕度A和隔板宽度B满足下述式（1)，
[0024] 0· 02 彡 A/B 彡 0· 05 (1)。
[0025] A/B若为0. 02以上，则能够降低裕度A缩短所带来的不良情况，也就是能够降低隔 板13发生关闭后的漏电流。
[0026] A/B若为0. 05以下，则能够抑制裕度A增长所带来的不良情况，也就是能够抑制高 速率下充放电时的锂离子二次电池的内阻增大（高速率劣化）。在此，高速率劣化是指与活 性物质（正极活性物质、负极活性物质）的内部的盐浓度的偏向相伴的内阻上升。因此，所 谓高速率下充放电，意味着在上述的发生内阻上升的电流速率下对锂离子二次电池进行充 放电。
[0027] 另外，裕度A和隔板宽度B优选满足下述式（2)，同时正极活性物质粒子的DBP (邻 苯二甲酸二丁酯：Di-butyl phthalate)吸收量为 30 ~45ml/100g，
[0028] 0· 03 彡 A/B 彡 0· 05 (2)。
[0029] 通过满足这些条件，能够更好地降低隔板13发生关闭后的漏电流。在此，DBP吸 收量（参照JIS K6217-4)是表示正极活性物质的润湿面积的指标。DBP吸收量可以通过改 变后述的"核生成阶段"和"粒子成长阶段"的反应时间来改变。
[0030] 如以上说明那样，根据本实施方式的结构，通过将裕度A和隔板宽度B的比率限制 在规定范围，能够抑制与高速率劣化相伴的内阻增大，同时能够降低隔板13发生关闭后的 漏电流。即，在裕度A增长的以往的结构中，会牺牲高速率特性，需要在没有可靠性的状态 下进行设计。根据本实施方式的结构，能够抑制与高速率劣化相伴的内阻增大，在提高可靠 性的同时抑制输入输出特性的降低，并且降低漏电流。
[0031] 接着，示出实施例对本发明更具体地说明。实施例的锂离子二次电池所使用的正 极活性物质粒子（带孔中空结构），采用下述的方法制造。向设定为40°C的槽内温度的反 应槽内加入离子交换水，一边搅拌一边流通氮气，将该离子交换水进行氮置换并且将反应 槽内调整为氧气（〇2)浓度2.0%的非氧化性气氛。接着，加入25%氢氧化钠水溶液和25% 氨水，使得以25 °C的液温为基准测定的pH值为12. 5且液体中NH4+浓度为5g/L。
[0032] 将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰以Ni:Co:Μη的摩尔比为0. 33:0. 33:0. 33且这些金属 元素的合计摩尔浓度为1. 8摩尔/L的方式溶解于水中，调整混合水溶液