非水电解质二次电池的制作方法_3

文档序号:9757130阅读:来源:国知局
常优选设定为约2-15质量%。当使用粘合剂时,在全部正极活性材料层中的 粘合剂的比例可W例如设定为约0.5-10质量%,通常优选设定为约1-10质量%。
[0042] < 负极〉
[0043] 本文公开的非水电解质二次电池的负极通常包含负极集电体和在负极集电体上 形成的负极活性材料层W及至少负极活性材料。运种负极可W例如按照W下方式制备:将 通过用于形成负极活性材料层的组分分散在合适溶剂(例如水)中得到的组合物施用到负 极集电体的表面上,并干燥。上述用于形成负极活性材料层的组分可W包含负极活性材料、 粘合剂W及所需的其它材料等。另外,作为负极集电体,可W优选使用由具有优异电导率的 金属(例如铜、儀、铁、不诱钢等)制成的导电材料。
[0044] 作为负极活性材料,已经用于非水电解质二次电池中的一种或两种或更多种材料 可W在没有特别限制的情况下使用。具体而言,可W使用碳材料,例如石墨、硬碳(不可石墨 化的碳)和软碳(可石墨化的碳);金属氧化物材料,例如氧化娃、氧化铁、氧化饥和裡铁复合 氧化物化TO);金属氮化物,例如氮化裡、裡钻复合氮化物和裡儀复合氮化物等。其中,可W 优选使用石墨型的碳材料。
[0045] 作为粘合剂,从上述作为用于正极活性材料层的粘合剂描述的那些聚合物材料可 W选择合适的聚合物材料。具体而言,可W使用苯乙締下二締橡胶(SBR)、聚偏二氣乙締 (PVdF)、聚四氣乙締(PTFE)、簇基甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)等。除上述之外,可W 合适地使用各种添加剂,例如分散剂、增稠剂和导电材料。
[0046] 在全部负极活性材料层中的负极活性材料的比例合适地设定为约50质量%或更 大,优选是90-99质量% (例如95-99质量%)。当使用粘合剂时,在全部负极活性材料层中的 粘合剂的比例可W例如设定为约1-10质量%,通常合适地设定为约1-5质量%。
[0047] <非水电解质〉
[0048] 本文公开的非水电解质二次电池中的非水电解质通常在常溫(例如25°C)下显示 液态,并优选在使用溫度范围内(例如-20°C至60°C)总是显示液态。作为非水电解质,可W 优选使用通过将载体盐(例如裡盐、钢盐、儀盐等,在裡离子二次电池中的裡盐)溶解或分散 在非水性溶剂中得到的溶液。或者,可W使用通过将聚合物加入液体非水电解质中得到的 固态(通常是所谓的凝胶态)非水电解质。作为载体盐,可W使用与常规非水电解质二次电 池中所用相同的载体盐,例如合适地选自裡盐,例如LiPF6、LiBF4、LiCl〇4、LiAsF6、Li (CF3S02)2N和LiCFsS化。其中,可W优选使用LiPFs。上述载体盐的浓度优选设定在0.7-1.3mol/L的范围内。
[0049] 作为非水性溶剂,可W在没有特别限制的情况下使用在常规非水电解质二次电池 中所用的有机溶剂,例如各种碳酸醋、酸、醋、腊、讽和内醋。作为具体例子,可W使用碳酸亚 乙醋化C)、碳酸亚丙醋(PC)、碳酸二乙醋(DEC)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸乙基甲基醋化MC) 等。
[0050] 根据一个优选方面,上述非水电解质二次电池包括含氣的非水性溶剂。作为含氣 的非水性溶剂,可W使用例如已知在非水电解质二次电池中用作非水性溶剂的那些有机溶 剂的氣化物(有机化合物)。换句话说,可W使用运样的有机溶剂,在其化学结构中不含氣作 为组成元素的有机溶剂(例如上述的碳酸醋、酸、醋、腊、讽和内醋等)中的至少一个氨原子 被氣原子取代。其中,可W优选包含一种或两种或更多种氣化碳酸醋。由此可W实现高氧化 电位(高氧化电阻)。作为氣化碳酸醋,可W列举氣化环状碳酸醋,例如碳酸单氣亚乙基醋 (M阳C)和碳酸二氣亚乙基醋(DFEC); W及氣化链状碳酸醋,例如碳酸单氣甲基甲基醋、碳酸 二氣甲基甲基醋、碳酸S氣甲基甲基醋和碳酸单氣甲基二氣甲基醋(TFDMC)。
[0051] 根据一个优选方面,作为含氣的非水性溶剂,包含至少一种氣化链状碳酸醋和至 少一种氣化环状碳酸醋。在具有运种组成的非水电解质中,氣化链状碳酸醋(优选,氣化直 链碳酸醋)可W用于使得非水电解质在常溫(例如25°C)下处于液态或用于使得非水电解质 的粘度更低。
[0052] 当将除载体盐之外非水电解质的组分总量设定为100质量%时,优选运种含氣的 非水性溶剂的含量是基于除载体盐之外的组分计的1质量%或更大(通常是5-100质量%, 例如30-100质量%,优选50-100质量% ),并且可W基本上是100质量% (通常是99质量%或 更大)。或者,可W同时包含含氣的非水性溶剂和不含氣的非水性溶剂作为构成组分。在运 种情况下,不含氣元素的非水性溶剂的比例优选例如是基于在电解质中除载体盐之外的组 分计的70质量%或更小,更优选是60质量% (例如50质量%)或更小。另外,只要不显著损害 本发明的效果,就可W在非水电解质中合适地包含各种类型的添加剂(例如成膜材料,例如 二(草酸根合)棚酸裡化iBOB)、碳酸亚乙締基醋(VC)、碳酸乙締基亚乙基醋(VEC)和碳酸氣 亚乙基醋(FEC);能在过度充电期间产生气体的化合物,例如联苯(BP)和环己基苯(C皿);等 等)。
[0053] 虽然没有特别的限制,但是作为根据本发明一个实施方案的非水电解质二次电池 的示意性结构,在图1中显示非水电解质二次电池(单电池)作为实例,下面将详细描述本发 明。在W下附图中,相同的数字代表相同的元件,相同的位置实施相同的作用,并且可W省 略或简化其重复描述。在相应附图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)不是必然反映实际的 尺寸关系。
[0054] 图1中显示的非水电解质二次电池100具有运样的结构,其中电极体(缠绕电极体) 80具有的形状是正极片10和负极片20经由分隔片40缠绕成扁平形状,此电极体80与非水电 解质(未显示)一起放入扁平箱形电池盒50中。
[0055] 电池盒50包括扁平长方形的并联(箱形)电池盒体52,其上端是开放的,并且包括 盖体54W封闭开放部分。作为电池盒52的材料,可W优选使用重量较轻的金属(例如侣或侣 合金)。在电池盒50的上表面(即盖体54)上布置正极端子70和负极端子72,其中正极端子70 用于与缠绕电极体80的正极进行电连接的外部连接,负极端子72用于与缠绕电极体80的负 极电连接。按照与常规非水电解质二次电池的电池盒相同的方式,盖体54也包括安全阀55, 其向外部排放在电池盒50内部产生的气体。
[0056] 在电池盒50的内部,一起容纳扁平缠绕电极体80和非水电解质(未显示)。缠绕电 极体80包括长片状正极(正极片HO和长片状负极(负极片)20。正极片10包括长的正极集电 体W及在其至少一个表面(通常两个表面)上沿着纵向形成的正极活性材料层14。负极片20 包括长的负极集电体W及在其至少一个表面(通常两个表面)上沿着纵向形成的负极活性 材料层24。另外,在正极活性材料层14和负极活性材料层24之间,布置两个长片状分隔器 (分隔片)40作为绝缘层W防止它们的电接触。作为分隔片40,可W使用由树脂和非织造织 物等形成的多孔片材,树脂例如是聚乙締(PE)、聚丙締(PP)、聚醋、纤维素和聚酷胺。运种缠 绕电极体80可W按照如下方式制备:将通过顺序叠置例如正极片10、分隔片40、负极片20和 分隔片40得到的堆叠体沿着纵向缠绕,并且将所得的缠绕体从侧表面方向压制进行弯曲而 形成扁平形状。
[0057]在作为沿着缠绕电极体80的缠绕轴方向从一个末端部分指向另一个末端部分的 方向定义的宽度方向中,在其中屯、部分处形成缠绕忍部分,其中在正极集电体表面上形成 的正极活性材料层14和在负极集电体表面上形成的负极活性材料层24进行叠放并且紧密 堆叠。另外,在沿着缠绕轴方向的缠绕电极体80的两个末端部分处,正极片10的未形成正极 活性材料层的部分和负极片20的未形成负极活性材料层的部分各自从缠绕忍部分向外突 出。然后,正极集电板和负极集电板分别连接到正极的突出部分和负极的突出部分上,并且 分别与正极端子70和负极端子72电连接。
[005引具有运种结构的非水电解质二次电池100可W例如按照如下方式形式:将缠绕电 极体80从电池盒50的开放部分放入电池盒50中,在盖体54与电池盒50的开放部分连接之 后,将非水电解质从位于盖体54内的注射孔(未显示)注入,然后通过焊接等方式密封此注 射孔。
[0059] 本文公开的非水电解质二次电池(通常是裡离子二次电池)可W用于各种应用,其 特征在于优选抑制了金属元素从正极活性材料洗脱,并且可W实现比常规产品更好的电池 特性(例如同时具有优异的输入/输出特性和高的耐久性)。所W,通过使用运种特征,本发 明的非水电解质二次电池可W优选用于其中需要高能量密度、高输入/输出密度和高耐久 性的应用。作为运些应用,可W提到驱动电源,其安装在交通工具例如插入式混合车辆、混 合车辆和电动车辆上。运种二次电池可W W电池组的形式使用,其中通常串联和/或并联连 接多个二次电池。
[0060] 下面将描述关于本发明的一些实施例。但是,本发明不限于运些实施例。
[0061] <制备无机憐酸盐化合物〉
[0062] 在本实施例中,LisP化用作无机憐酸盐化合物。具体而言,首先,制备S种具有不同 粒径分布的商购Li3P〇4(实施例2-4)。接着,在用注射磨机粉碎实施例2的LisPO込后,通过 分级制备四种具有不同粒径分布的LisP化(实施例5-7和实施例9)。通
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