锂离子二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及抑制裡离子二次电池充放电时的短路的技术。
【背景技术】
[0002] 由于全球变暖和燃料枯竭的问题，各汽车制造商都在开发电动汽车巧V)。作为EV 的电源，要求高能量密度的裡离子二次电池。近年来，为了实现高能量密度化，含Si的活性 物质很受期待。人们知道，Si随充放电而发生的体积变化较大。
[0003] 通常，裡离子二次电池具有由正极、负极和隔膜（S巧arator)构成的电极组。
[0004] 专利文献1中列举了Si和氧化娃作为负极活性物质的例子，并图示了负极尺寸大 于正极的电池的截面结构。 阳0化]专利文献2也图示了负极尺寸大于正极的电池的截面结构。
[0006] 运是因为，从正极脱出（析出）的Li由负极接收，所W在负极较小的情况下，Li可 能会析出到负极端部的集电锥露出部上。
[0007] 现有技术文献 阳00引专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开2012-104320号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开2009-295289号公报
【发明内容】
W11] 发明要解决的技术问题
[0012] 本发明的目的在于抑制裡离子二次电池充放电时的短路。
[0013] 解决问题的技术手段
[0014] 本发明提供一种裡离子二次电池，包括长方形的正极、长方形的负极和隔膜，其特 征在于：正极、负极和隔膜构成层叠型电极组，正极包括正极集电锥和含正极活性物质的 正极合剂层，负极包括负极集电锥和含负极活性物质的负极合剂层，负极活性物质含娃系 材料和碳质材料，娃系材料与碳质材料的质量比为20 :80~80 :20,娃系材料是Si合金或 SiOy(0. 5《X《1. 5)，正极和负极具有从层叠型电极组的公共的一个边伸出的集电端子， 负极集电锥由不诱钢，纯度99. 9% W上的铜中混合有错、银和锡中的至少一种W上的元素 的铜合金，或纯度99. 99% W上的铜形成，在集电端子从公共的一个边伸出的方向上，正极 合剂层和负极合剂层的长度关系是，正极合剂层的长度为负极合剂层的长度W上。 阳〇1引发明效果
[0016] 根据本发明，能够抑制裡离子二次电池充放电时的短路。
【附图说明】
[0017] 图1是表示层压电池内部的层叠型电极组的分解图。 阳01引图2是表示对应于实施例1~4、实施例16~19、实施例21~24、实施例26~ 29 W及比较例2和9~10的层压电池内部的层叠型电极组的截面图。
[0019] 图3是表示对应于实施例5、实施例11~14、实施例20、实施例25 W及实施例30 的层压电池内部的层叠型电极组的截面图。
[0020] 图4是表示对应于实施例6~9的层压电池内部的层叠型电极组的截面图。
[0021] 图5是表示对应于实施例10的层压电池内部的层叠型电极组的截面图。
[0022] 图6是表示对应于实施例15的层压电池内部的层叠型电极组的截面图。
[0023] 图7是表示对应于比较例1和3~8的层压电池内部的层叠型电极组的截面图。
[0024] 图8是表示层压电池之一例的分解立体图。 阳0巧]附图标记说明
[00%] 1 :正极端子，2 :负极端子，3 :正极未涂敷部，4 :负极未涂敷部，5 :正极，6 :负极， 7 :隔膜，8 :层压膜（laminate film)(壳体一侧），9 :电极组，10 :层压膜（盖体一侧），11 : 集电端子。
【具体实施方式】
[0027] 含Si的负极活性物质随充放电而发生的体积变化较大。
[0028] 本发明的发明人在电极中使用随充放电而发生的体积变化较大的Si作为负极活 性物质，并对运样的电极在充放电时进行原位（in-situ)观察，其结果发现，具有一定量的 Si的负极的膨胀收缩不仅发生在合剂层的厚度方向上，在其长度方向（包括纵向和横向） 上也发生膨胀收缩。换言之，形成在集电锥表面的合剂层，在从集电锥溢出的方向上发生膨 胀收缩。而且，发明人还发现，在具有正极和负极的集电引板从同一边伸出之结构的层叠结 构电极组的情况下，由于因含Si的负极的膨胀收缩和集电锥的伸展导致的电极的错位，会 发生负极与正极的短路。具体而言，发明人发现层叠型电极组结构的负极合剂层与正极未 涂敷部引板会发生接触而短路。此处，层叠结构电极组（层叠型电极组）指的是，对于在 平板状集电锥的表面形成了合剂层的正极和负极，使它们之间夹入隔膜而层叠形成的电极 组。
[0029] 下面W实施例为例说明本发明。本发明不限于W下描述的实施例。
[0030] (实施例）
[0031] (层压电池的规格） 阳〇3引表1表示实施例和比较例的IAh级层压电池的规格。表2表示30Ah级层压电池的 规格。它们都是在相同规格下改变电极的层叠片数和电池尺寸来制备两种电池。表1所示 的实施例1~30和比较例1~10与表2所示的实施例31~60和比较例11~20对应。
[0033] 运两个表中示出了负极活性物质的规格、负极放电容量、负极集电锥的材料 和层叠电极组的尺寸比。此处，负极活性物质的规格表示为娃系材料与碳质材料的质 量比。娃系材料是Si合金或SiO。此外，碳质材料是石墨。另外，娃系材料能够使用 SiOx(0. 5《X《1. 5)。碳质材料能够使用石墨之外的无定形碳（Amo巧hous carbon)。
[0034] 正极活性物质全部使用LiNiasCoaiMrvi。除此之外，也能够使用裡离子二次电池 中可使用的裡过渡金属氧化物等。
[0035] 负极活性物质只要含有Si,且Li对极基准的从OV至1. 5V的范围内的放电容量为 600Ah/kg W上llOOAh/kg W下即可，可为任何材料。本例中分别使用Si合金、Si合金与石 墨的混合系材料、SiO与石墨的混合系材料、Si与石墨的混合系材料，通过改变混合比来改 变放电容量。
[0036] 其中，Si合金通常为金属娃（Si)的微细颗粒分散到其它金属元素的各颗粒中的 状态，或其它金属元素分散到Si的各颗粒中的状态。其它的金属元素只要包括Al、NiXu、 Fe、Ti和Mn中的任一种W上即可。Si合金能够通过机械合金法来W机械的方式合成，或将 Si颗粒与其它金属元素的混合物加热后使其冷却来制备。本例中使用前者。
[0037] Si合金的组成使用了 Si :其它金属元素的原子比为70 :30的组成，但本发明优选 50 :50 ~90 :10,更优选 60 :40 ~80 :20。本例中作为 70 :30 使用了 SiwTiisFeis。 阳〇3引也可W使用SiOx(0. 5《X《1. 5)代替SiO。Si、SiOx和Si合金也可W有碳涂层。
[0039] 负极的粘合剂使用聚酷胺酷亚胺（polyamide-imide)。除此之外，作为粘合剂也可 W是聚酷亚胺（pol^mide)或聚酷胺（polyamide)或它们的混合物，也可W是与PVDF、SBR 等其它粘合剂的混合粘合剂。
[0040] (表 1)
[0041 ]
柳44](负极的制备）
[0045] 首先，除上述的负极活性物质和粘合剂之外，使用乙烘黑（acetylene black)作 为导电材料，按质量比依次为92 :5 :3来进行制备，并W粘度为5000~SOOOmPa，且固态成 分比为70% W上90% W下的方式，一边混合溶剂（N-甲基（methyl)-2-化咯烧酬（pirro Iydon) (NMP)) -边制备负极浆料。其中，本说明书中的粘度是0.5巧m下第600秒的值。此 夕F，浆料的制备使用行星式混合揽拌器。
[0046] 使用所得到的负极浆料，利用台式缺角轮式涂敷机（comma coater)将其涂敷到集 电锥上。集电锥使用不诱钢（SUS444)、纯度99. 9% W上的铜中混合了异种元素（错、银和 锡中的至少一种W上）的铜合金、W及纯度99. 99% W上的纯铜之中的任一种。