非水电解质电池及电池包的制作方法_4

文档序号:9566041阅读:来源:国知局
连接。 阳141] 热敏电阻25检测单电池21的溫度,将其检测信号发送至保护电路26。保护电路 26可W在规定的条件下将保护电路26与向外部设备通电的通电用端子27之间的正极侧布 线34a及负极侧布线34b切断。规定的条件的一个例子是指,例如热敏电阻25的检测溫度 达到规定溫度W上的时刻。另外,规定的条件的另一个例子是指,例如检测到了单电池21 的过充电、过放电、过电流等的时刻。该过充电等的检测可对各个单电池21或组电池23整 体进行。检测各个单电池21时,可W检测电池电压,也可W检测正极电位或负极电位。为 后者时,在各个单电池21中插入用作参比电极的裡电极。为图6及图7的电池包20时,在 单电池21上分别连接用于检测电压的布线35,通过运些布线35将检测信号发送至保护电 路26。 阳142] 在除去正极端子6及负极端子5突出的侧面之外的组电池23的=个侧面上,分别 配置有由橡胶或树脂构成的保护片材36。 阳143] 将组电池23与各保护片材36及印制电路布线基板24 -同收纳在收纳容器37内。 也就是说,分别在收纳容器37的长边方向的两个内侧面和短边方向的内侧面上配置保护 片材36,在短边方向的相反侧的内侧面上配置印制电路布线基板24。组电池23位于由保 护片材36及印制电路布线基板24围成的空间内。盖38安装在收纳容器37的上面。
[0144] 再者,在组电池23的固定中也可W代替粘接胶带22而使用热收缩带。在此种情 况下,将保护片材配置在组电池的两侧面,在将热收缩带绕圈后,通过使热收缩带热收缩来 捆扎组电池。
[0145] 在图6及图7中示出了串联连接单电池21的形态,为了使电池容量增大,也可W 并联连接单电池21。也可W将组装好的电池包串联及/或并联连接。
[0146] 此外,第2实施方式所设及的电池包的形态可W根据用途适宜变更。作为第2实 施方式所设及的电池包的用途,优选期待大电流特性下的循环特性的用途。作为具体的用 途,可W列举出数码相机的电源用、二轮~四轮的混合动力电动车、二轮~四轮的电动车及 助力自行车的车载用。第2实施方式所设及的电池包特别适合于车载用。 阳147] 第2实施方式所设及的电池包由于具备第1实施方式所设及的非水电解质电池, 所W能够显示低的平均工作电压,而且能够显示优良的循环特性。 阳14引实施例
[0149] W下,基于实施例对上述实施方式进行更详细的说明。
[0150] (实施例1) 阳151] 在实施例I中,按W下步骤制作实施例I的非水电解质电池。 阳152] <正极的制作> 阳153] 将作为正极活性物质的裡儀钻儘复合氧化物化1化。.5(:0。.3111。.2〇2)粉末91重量%、 乙烘黑2. 5重量%、石墨3重量%、聚偏氣乙締(PVdF) 3. 5重量%加入到N-甲基-2-化咯 烧酬(NI巧中,进行混合,调制浆料。将该浆料涂布在由厚度为15ym的侣锥构成的集电体 的两面上,并将涂膜干燥。接着,对干燥后的涂膜加压。如此,制作具有密度为3.Og/cm3的 正极合剂层的正极。 阳154] <负极的制作> 阳155] 使用作为负极活性物质的尖晶石型铁酸裡粉末,将石墨、乙烘黑和PVdF加入NMP 中进行混合,调制浆料。此时,将尖晶石型铁酸裡粉末:石墨:乙烘黑:PVdF的配合比规定为 85重量% :5重量% :3重量% :7重量%。
[0156] 接着,将该浆料涂布在由厚度为Ilym的侣锥构成的集电体的两面上,并将涂膜 干燥。接着,对干燥后的涂膜加压。如此,制作具有密度为2.Og/cm3的负极合剂层的负极。 阳157] <电极组的制作>
[0158] 在将按上述制作的正极、由厚度为20ym的聚乙締制多孔质薄膜形成的隔膜、按 上述制作的负极和另一片隔膜按此顺序层叠后,W负极位于最外周的方式卷绕成满旋状, 制作电极组。在90°C下对其进行加热加压,由此制作宽58mm、高95mm、厚3.Omm的扁平状电 极组。
[0159] 将得到的电极组容纳在由厚度为0.Imm的层压薄膜构成的外包装袋中,该层压薄 膜由厚度为40ym的侣锥和形成在该侣锥的两面上的聚丙締层构成,将外包装袋的边缘部 W残留一部分开口的方式进行热密封。接着,在80°C下真空干燥24小时。
[0160] <非水电解液的调制> 阳161] W按体积比达到1 :2方式将碳酸亚乙醋巧C)和碳酸甲乙醋(MEC)混合,调制混合 溶剂。在该混合溶剂中W1.0摩尔/L的浓度溶解六氣憐酸裡化iPFe),且W1.0质量%的 浓度溶解添加剂LiTFSI,调制非水电解液。 阳162] <电池的制作>
[0163] 在前面容纳了电极组的外包装袋内,经由前面的开口注入非水电解液。接着,将开 口热密封,从而将包装袋密封,由此制作具有图1及图2所示那样的结构的非水电解质电 池。此外,按同样的制造条件,制作两个非水电解质电池。
[0164] <向初期状态的调整>
[01化]接着,在25°C环境下将运些非水电解质电池供于初充电。作为充电条件,W0. 2C速率进行到电池电压达到2. 3V。然后,通过将运些非水电解质电池在环境溫度60°C下保管 50小时,进行老化。然后,将运些非水电解质电池在25°C的环境溫度下W0. 2C速率放电到 达到1.5V。接着,将该非水电解质电池充电到充电率50%,形成初期状态。 阳166] <正极容量P和负极容量n的容量比率p/n的测定> 阳167] 按之前说明的步骤,对调整至初期状态的实施例1的非水电解质电池的容量比p/ n进行测定。实施例1的比p/n为1. 4。 阳168] <正极表面的S及Ni的原子存在比率(As/Aj的测定>
[0169] 按之前说明的步骤,用光电子光谱法观察正极的表面状态。
[0170] 图4及图5中分别示出对初期状态的非水电解质电池的正极的表面得到的光电子 光谱谱图的一部分。在图4所示的165eV~175eV的结合能区域出现的峰为来自S的化 轨道的峰。在图5所示的64eV~72eV的结合能区域出现的峰为来自Ni的化轨道的峰。 阳171] 从通过光电子光谱法得到的结果,按前面说明的步骤,算出比As/Aw。实施例1的 非水电解质电池的比As/Aw为0. 7。 阳172] 从该结果及之前说明的ICP分析可知:在正极所含的正极活性物质粒子的表面上 形成有含S的表面状态。 阳173](比较例1)
[0174] 在比较例1中,非水电解质中不含添加剂,除此W外,按照与实施例1同样的步骤, 制作比较例1的非水电解质电池。
[0175] 此外,对比较例1的非水电解质电池,按照与实施例1同样的步骤,进行向初期状 态的调整,进行正极及负极的容量比p/n的测定和正极的表面的S和Ni的原子存在比率(As 及Awi)的测定。其结果示于表2。
[0176] <循环试验>
[0177] 在45°C环境下,分别将实施例1的1个非水电解质电池及比较例1的1个非水电 解质电池供于10000次充放电循环。充放电按IC速率、在1. 5VW上且2.8VW下的电压范 围内进行。 阳17引 < 电阻测定>
[0179] 在上述循环试验时,按W下步骤对进行循环试验前后的各个非水电解质电池的电 阻值进行测定。
[0180] 首先,将各个非水电解质电池相对于额定容量充电到充电率50 %。然后,将运些非 水电解质电池在25°C环境下放电。运里的放电按IOC速率实施10秒。按W下测定此时的 电阻。将施加电流前的电压设定为V。。另一方面,将放电10秒时的电压设定为Vi。。在将 相当于IOC速率的电流值设定为Iiec时,可W由下述(式1)算出10秒电阻Rww。。 阳 181]RiOsec=Iv1。一VoI/Iioc (1) 阳18引对各个电池,在测定循环前的RiOsec和循环后的RIOsec,并分别设为Rs和Rf时,可W由W下的(式2)算出循环前后的电阻上升比率T。 阳 183]T=(Rf-Rs)ZRs (2)
[0184] 在W比较例1中的Rs、Rf、T为基准(=1)时,相对于比较例1的非水电解质电池, 实施例1的非水电解质电池的Rs的相对值为0. 85、Rf的相对值为0. 71、T的相对值为0. 83。
[0185] (实施例2~4) 阳186] 在实施例2~4中,如下表1所示按1.0重量%W上且3.0重量%^下的范围,变 更非水电解质中含有的添加剂化iTFSI)的重量百分率,调制非水电解质,除此W外,按照 与实施例1同样的步骤,制作实施例2~4的非水电解质电池。 阳187](实施例5~7)
[0188] 在实施例5~7中,变更正极中含有的儀钻儘复合氧化物的组成,如下表1所示按 0. 1W上且1. 3W下的范围变更X/(y+z),按1. 2W上且2. 0W下的范围变更正极和负极的 容量的比率p/n,除此W外,按照与实施例1同样的步骤,分别制作实施例5~7的非水电解 质电池。 阳1例(实施例8)
[0190] 在实施例8中,变更非水电解质中含有的添加剂的种类,除此W外,按照与实施例 1同样的步骤,制作实施例8的非水电解质电池。
[0191] (实施例9~11) 阳192] 在实施例9~11中,变更非水电解质中含有的添加剂的种类,作为负极活性物质, 如下表1所示使用斜方儘矿型铁酸裡粉末化i2Ti3〇7:LTO(R))、单斜晶型二氧化铁(Ti〇2: Ti〇2)、单斜晶型妮铁复合氧化物(Nb2Ti〇7:NTO),除此W外,按照与实施例1同样的步骤,制 作实施例9~11的非水电解质电池。 阳193](实施例12)
[0194] 在实施例12中,通过在初充电后将非水电解质电池在环境溫度60°C下保管10小 时,进行老化,除此W外,按照与实施例1同样的步骤,制作实施例12的非水电解质电池。 阳1巧](比较例2)
[0196] 在比较例2中,非水电解质中不含添加剂,将正极和负极的容量比率p/n设定为 1.0,除此W外,按照与实施例1同样的步骤,制作比较例2的非水电解质电池。 阳197](比较例3) 阳19引在比较例3中,将电解质中含有的添加剂化iTFSI)的质量百分率设定为5. 0质 量%,除此W外,按照与实施例1同样的步骤,制作比较例3的非水电解质电池。 阳199](比较例4)
[0200] 在比较例4中,未实施老化工艺,除此W外,按照与实施例1同样的步骤,制作比较 例4的非水电解质电池。 阳2〇1](比较例5) 阳2〇2] 在比较例5中,使用x/(y+z)为2.0的氧化物化iNi。.sCo。.2Mn。.202)作为正极中含有 的儀钻儘复合氧化物,非水电解质中不含添加剂,除此W外,按照与实施例1同样的步骤, 制作比较例5的非水电解质电池。 阳2〇引(比较例6)
[0204] 在比较例6中,使用x/(y+z)为0.05的氧化物化iNi。.。5Co。.5Mn。.4502)作为正极中 含有的儀钻儘复合氧化物,在非水电解质中不含添加剂,除此W外,按照与实施例1同样的 步骤,制作比较例6的非水电解质电池。 阳2〇引(比较例7)
[0206] 在比较例7中,将正极和负极的容量比率p/n设定为1. 0,除此W外,按照与实施例 1同样的步骤,制作比较例7的非水电解质电池。
[0207] (比较例8) 阳20引在比较例8中,通过在初充电后在环境溫
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