非水电解质电池及电池包的制作方法_2

文档序号:9566041阅读:来源:国知局

[00例负极所含的铁氧化物优选为选自具有尖晶石型结构的裡铁复合氧化物 (Li4hTie0i2(下标X根据充放电状态在0~3之间变化))、具有斜方儘矿型结构的铁酸裡 化124化07(下标X根据充放电状态在0~2之间变化))、单斜晶型二氧化铁化ixTi02做 (下标X根据充放电状态在0~1之间变化))及单斜晶型妮铁复合氧化物(例如 LixNb2Ti07(下标X根据充放电状态在0~4之间变化))之中的至少1种。更优选铁氧化 物为具有尖晶石型结构的裡铁复合氧化物。
[0050] 铁氧化物能够作为含有铁氧化物的负极活性物质粒子而包含在负极合剂层中。负 极活性物质粒子的平均一次粒径优选为5ymW下。只要平均一次粒径为5ymW下,就能 够充分确保有助于电极反应的有效面积,能够得到良好的大电流放电特性。
[0051] 负极活性物质粒子优选其比表面积为1~10m7g。只要比表面积为ImVgW上, 有助于电极反应的有效面积就充分,可W得到良好的大电流放电特性。另一方面,只要比表 面积为10m2/gW下,就能够抑制与非水电解质的反应,抑制充放电效率的下降及胆藏时的 气体发生。
[0052] 为了提高集电性能,可W根据需要使用负极导电剂。负极导电剂的例子有碳材料。 碳材料优选碱金属的嵌入性及导电性高。碳材料的例子有W乙烘黑为代表的炭黑及石墨。
[0053] 负极粘结剂用于使负极活性物质粒子和负极集电体结合。负极粘结剂的例子有聚 四氣乙締(PTFE)、聚偏氣乙締(PVdF)、氣橡胶、下苯橡胶(SBR)、聚丙締巧巧、聚乙締牌) 及簇甲基纤维素(CMC)。
[0054] 负极合剂层所含的负极活性物质、负极导电剂及负极粘结剂的比例分别优选为 70~95重量%、0~25重量%及2~10重量%。
[0055] 负极例如可W按W下步骤制作。首先,将负极活性物质、导电剂及粘结剂投入到适 当的溶剂例如N-甲基-2-化咯烧酬(NMP)中,调制浆料。将该浆料涂布在负极集电体的表 面上,并使涂膜干燥。对干燥后的涂膜加压,形成具有所希望的密度的负极合剂层,由此制 成负极。
[0056] 似正极
[0057] 作为正极集电体,可W使用含有导电性高的材料的片材。例如作为正极集电体, 可W使用侣锥或侣合金锥。在使用侣锥或侣合金锥时,其厚度例如为20ymW下,优选为 15ymW下。侣合金锥中可化含有儀、锋、娃等。此外,侣合金锥中所含的铁、铜、儀、铭等过 渡金属的含量优选为1%W下。
[0058] 正极活性物质还可W含有由组成式LiiaNixC〇yMnz〇2表示的儀钻儘复合氧化物W 外的活性物质,例如裡儘复合氧化物(例如LiMri2〇4或LiMnO2)、裡儀复合氧化物(例如 LiNi化)、裡钻复合氧化物化iCo〇2)、裡儀钻复合氧化物(例如LiNiixC〇x化、0 <X《1)、裡 儘钻复合氧化物(例如LiMrixCOix〇2,〇 <X《1)、憐酸铁裡化iFeP〇4)及裡复合憐酸化合物 (例如LiMrixFeixP〇4,0<X《1)。
[0059] 为了提高集电性能,可W根据需要使用正极导电剂。正极导电剂的例子有W乙烘 黑为代表的炭黑及石墨。
[0060] 正极粘结剂用于使正极活性物质和正极集电体结合。正极粘结剂的例子有聚四氣 乙締(PTFE)、聚偏氣乙締(PVdF)、氣橡胶、下苯橡胶(SBR)、聚丙締(P巧、聚乙締(P巧及簇 甲基纤维素(CMC)。
[0061] 正极合剂层中所含的正极活性物质、正极导电剂及正极粘结剂的比例优选分别为 80~95重量%、3~20重量%及2~7重量%。
[0062] 正极例如可W按W下步骤制作。首先,将正极活性物质、导电剂及粘结剂投入到适 当的溶剂例如N-甲基-2-化咯烧酬(NMP)中,调制浆料。将该浆料涂布在正极集电体的表 面上,并使涂膜干燥。对干燥后的涂膜加压,形成具有所希望的密度的正极合剂层,由此制 成正极。 阳〇6引此外,具有S原子存在比率As及Ni原子存在比率ANi的比AsAw为0.4W上且5W下的表面状态的正极例如可W通过如后述那样使适当的添加剂包含在非水电解质中,并 在非水电解质电池的制造工序中实施适当的充放电过程和老化处理来形成。 W64] 做隔膜
[0065] 隔膜由绝缘性材料构成,可W防止正极和负极的电接触。优选隔膜由非水电解质 可W通过的材料构成、或者具有非水电解质可W通过的形状。隔膜的例子有合成树脂制无 纺布、聚乙締多孔质薄膜、聚丙締多孔质薄膜及纤维素系的隔膜。
[0066] (4)非水电解质
[0067] 非水电解质可W含有例如非水溶剂、溶解于该非水溶剂中的电解质及添加剂。 W側非水溶剂可W是非水电解质电池中所用的公知的非水溶剂。非水溶剂的第1例为 碳酸亚乙醋巧C)及碳酸亚丙醋(PC)那样的环状碳酸醋。非水溶剂的第2例是碳酸二甲醋、 碳酸甲乙醋及碳酸二乙醋那样的链状碳酸醋;丫-下内醋;乙腊;丙酸甲醋、丙酸乙醋;四氨 巧喃及2-甲基四氨巧喃那样的环状酸;W及二甲氧基乙烧及二甲氧基乙烧那样的链状酸。 第2例溶剂与第1例溶剂相比较,一般为低粘度。此外,非水溶剂可W是将上述第1例溶剂 和第2例溶剂混合而成的溶剂。
[0069] 电解质例如为碱金属盐,优选为裡盐。优选电解质含有阴离子的范德瓦耳斯离 子半径为0. 25皿W上且0. 4皿W下的至少1种裡盐。运样的裡盐的例子有六氣憐酸裡 化iPFe)、六氣神酸裡(LiAsFe)及立氣甲横酸裡(LiCFsSOs)。优选电解质为六氣憐酸裡 化iPFe)。非水电解质中的电解质的浓度优选为0. 5~2摩尔/L。
[0070] 添加剂可W由能形成有关硫及儀的原子存在比率在之前说明的那样的范围内的 表面状态的组中选择。第1实施方式所设及的非水电解质电池中的正极的表面状态例如 可W通过将添加剂包含在非水电解质中并经由W下的实施例中所记载的具体制造工序 来实现。对于添加剂,其分子结构中至少含有1个选自横酷基(Ri-S( = 0)2-R2)、横酷 胺基化i-s〇2-nr2r3)、横内醋基化I-S( =0)2-0R2)、硫酸醋基化i〇-s〇2-or2)、亚硫酸醋基 巧Iq-SO-OR2)中的基团。关于运样的添加剂的例子,作为具有横酷基的化合物,有二甲基 讽值M巧、乙基甲基讽(EM巧、二苯讽值PS)、环下讽(SL);作为具有横酷胺基的化合物,有 双[S氣甲横酷]亚胺裡化口FSI)、双[五氣乙横酷]亚胺裡化iBETI)、S氣甲横酸裡 (LiTF巧;作为具有横内醋基的化合物有1,2-乙烧横内醋(1,2-E巧、1,3-丙烷横内醋(1, 3-P巧、1,4-下烧横内醋(1,4-B巧、1,5-戊烧横内醋(1,5-P巧、1,3-丙締横内醋(1,3-PRS) 及1,4-下締横内醋(1,4-BRS);作为具有硫酸醋基的化合物,有硫酸二甲醋值MSFA);作为 具有亚硫酸醋基的化合物,有亚硫酸二甲醋值MSF)、亚硫酸二丙醋值PS巧、亚硫酸乙締醋 巧SF)。添加剂的浓度优选为0. 5质量%W上且3. 0质量%W下。
[0071] (5)负极端子及正极端子
[0072] 负极端子及正极端子优选由导电性高的材料形成。在与集电体连接时,为了降低 接触电阻,运些端子优选由与集电体同样的材料构成。 阳〇7引 (6)外包装构件
[0074] 作为外包装构件,可W使用例如金属制容器或层压薄膜制容器,没有特别的限定。
[0075] 通过使用金属制容器作为外包装构件,可W实现耐冲击性及长期可靠性优良的非 水电解质电池。通过使用层压薄膜制容器作为外包装构件,可W实现耐腐蚀性优良的非水 电解质电池,而且可W谋求非水电解质电池的轻质化。
[0076] 金属制容器可W使用例如厚度在0. 2~5mm的范围内的容器。金属制容器的厚度 更优选为0.5mmW下。 阳077] 金属制容器优选含有选自化、Ni、化、Sn及Al中的至少1种。金属制容器可W由 例如侣或侣合金等制作。侣合金优选为含有儀、锋、娃等元素的合金。在合金中含有铁、铜、 儀、铭等过渡金属时,优选使其含量在1重量%^下。由此,可W飞跃地提高高溫环境下的 长期可靠性及耐冲击性。
[007引层压薄膜制容器可W使用例如厚度在0. 1~2mm的范围内的容器。层压薄膜的厚 度更优选为0.2mmW下。
[0079] 层压薄膜可W使用含有金属层和夹着该金属层的树脂层的多层薄膜。金属层优选 包含含有选自Fe、Ni、化、Sn及Al中的至少I种的金属。为了轻质化,金属层优选侣锥或 侣合金锥。树脂层可W使用例如聚丙締(P巧、聚乙締(P巧、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇醋 (PET)等高分子材料。层压薄膜可W通过热烙融粘合进行密封而成形为外包装构件的形状。
[0080] 作为外包装构件的形状,可W列举出扁平型(薄型)、方型、圆筒型、硬币型、纽扣 型等。外包装构件可W根据用途采用各种尺寸。例如,在将第1实施方式所设及的非水电 解质电池用于便携式电子设备的用途时,可W将外包装构件按照搭载的电子设备的大小而 形成小型化的构件。或者在是搭载在二轮~四轮汽车等中的非水电解质电池时,容器可W 为大型电池用容器。
[0081] 接着,参照附图对实施方式所设及的非水电解质电池的例子进行更详细的说明。
[0082] 图1是实施方式所设及的第1例的非水电解质电池的局部剖面立体图。图2是图 1所示的非水电解质电池的A部的放大剖面图。
[0083] 图1及图2所示的非水电解质电池100具备扁平型的电极组1。
[0084] 扁平型的电极组1包含负极2、正极3和隔膜4。
[0085] 负极2如图2所示,具备负极集电体2a和担载于负极集电体2a上的负极合剂层 2b。正极3如图2所示,具备正极集电体3a和担载于正极集电体3a上的正极合剂层3b。
[0086] 在电极组1中,如图2所示,负极2和正极3W在负极合剂层化与正极合剂层3b 之间夹着隔膜4的状态层叠在一起。运样的电极组1可W通过W下步骤来得到。首先,将 一片平板状的负极2和一片平板状的正极3W中间夹着隔膜4的方式层叠。接着,将另一 片隔膜4层叠在不与负极2相对的一方的正极合剂层3b上,制作层叠体。使负极2处于外 侧而卷绕该层叠体。接着,在将卷忍拔出后,对层叠体加压,形成扁平形状。如此,可W得到 图1及图2所示的电极组1。
[0087] 在负极2上电连接有带状的负极端子5。在正极3上电连接有带状的正极端子6。
[0088] 图1及图2所示的非水电解质电池100进一步具备作为容器的层压薄膜制的外包 装袋7。
[0089] 将电极组1W使负极端子5及正极端子6的端部从外包装袋7中延伸出来的状态 容纳在层压薄膜制的外包装袋7内。在层压薄膜制外包装袋7内,容纳有未图示的非水电 解质。非水电解质含浸在电极组1中。外包装袋7的边缘部被热密封,由此,将电极组1及 非水电解质密封。
[0090] 接着,参照图3对第1实施方式所设及的非水电解质电池的第2例进行详细的说 明。
[0091] 图3是第1实施方式所设及的第2例的非水电解质电池的局部剖面立体图。
[0092] 图3所示的非水电解质电池100在外包装构件由金属制容器7a及封口板化构成 运点上,与第1例的非水电解质电池100大不相同。
[0093] 图3所示的非水电解质电池100具备与第1例的非水电解质电池100的电极组1 同
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