非水电解质电池用电极、非水电解质电池及电池包的制作方法_2

文档序号:9757131阅读:来源:国知局
合氧 化物(例如LixMn2-yNiy04)。在上述中,优选为0<x< l、0<y< l、0<z< 1。
[0049]其中优选裡儘复合氧化物化ixMm化)、裡钻复合氧化物化ixCo化)、裡儀钻复合氧化 物化ixNil-yC〇y〇2)、裡儘钻复合氧化物化ixMnyC〇l-y〇2)、裡儀钻儘复合氧化物(例如LiNil-Y- zC〇yMnz〇2)。在上述中,优选为 0<x <l、0<y<l、0<z<l。
[0050] 导电剂可提高集电性能,且能够抑制活性物质和集电体的接触电阻。作为导电剂 的例子,包含乙烘黑、碳黑、石墨、碳纳米纤维及碳纳米管运样的碳质物。运些碳质物可W单 独使用,也可W使用多种碳质物。
[0051] 粘结剂可使活性物质及导电剂粘结在集电体上。作为粘结剂的例子,包含聚四氣 乙締(PTFE )、聚偏氣乙締(PVd巧及氣系橡胶。
[0052] 活性物质、导电剂及粘结剂,优选分别按80质量% W上且95质量% W下、3质量% W上且18质量% ^下、及2质量% W上且17质量% W下的比例进行配合。导电剂通过为3质 量% W上的量,能够发挥上述效果。导电剂通过为18质量% W下的量,能够降低高溫保存下 的导电剂表面的非水电解质的分解。粘结剂通过为2质量% W上的量,可得到充分的电极强 度。粘结剂通过为17质量% W下的量,能够使电极中的绝缘材料即粘结剂的配合量减少,能 够减小内部电阻。
[0053] 第1实施方式设及的电极例如可按W下方法制作。
[0054] 首先,准备活性物质即含铁的憐酸儘裡。含铁的憐酸儘裡例如可使用通过对一次 粒子进行造粒而形成为二次粒子的含铁的憐酸儘裡。或者,含铁的憐酸儘裡还可使用为未 造粒的粒子的含铁的憐酸儘裡。作为一次粒子,优选使用具有l(K)nmW下程度的均匀粒径且 粒子表面均匀地进行了碳涂敷的一次粒子。
[0055] 将该活性物质、导电剂和粘结剂W达到前面的配合比的方式投入溶剂中进行混 炼,制备浆料。将该浆料涂布在集电体的两面或一面上,并使其干燥。干燥后,通过进行加压 处理,可制作第1实施方式设及的电极。
[0056] 电极层的细孔径分布、细孔比表面积、细孔体积及密度例如依赖于电极层中的活 性物质粒子彼此的粘附性及活性物质和其它材料的粘附性的程度。运些粘附性的程度例如 可受含铁的憐酸儘裡的一次粒子及二次粒子的粒径、所用的导电剂的种类、二次粒子的破 碎程度等的影响。例如通过复合地调整运些可变更的条件,能够制作含有含铁的憐酸儘裡、 包含满足前面说明的细孔径分布的条件及总细孔比面积的条件的电极层的电极。
[0057] 二次粒子的破碎程度例如可受加压工序中的载荷的影响。例如,通过在加压工序 中对二次粒子的一部分进行破碎,能够提高一次粒子间的粘附性,而且能够调整细孔径。即 使在作为活性物质粒子使用未造粒的一次粒子时,也能够通过加压工序提高粒子间的粘附 性,能够调整细孔径。
[0058] 此外,在作为导电剂含有鱗片状碳时,鱗片状碳在加压工序时在粒子间可起到润 滑剂那样的作用,不仅可提高活性物质粒子彼此的粘附性,而且还有利于提高电极密度。
[0059] 此外,在加压工序中,为了容易压坏电极层,例如可用80°CW上的漉进行热压。运 样一来,容易形成IOnmW上且50nmW下程度的微细的细孔。此外,运样一来,能够减小电极 层内的细孔,且还能使其均匀。
[0060] 另外,通过进行多次加压处理,也可制作具有微细的细孔的电极。例如,在第一次 的加压工序中,用低的载荷进行加压处理。由此,虽难提高活性物质粒子间的粘附性,但可 提高活性物质粒子和导电剂及粘结剂的粘附性。然后,通过在接着进行的第2次的加压处理 时,用高的载荷进行加压处理,能够在活性物质粒子间W及导电剂及粘结剂间形成微细的 细孔。
[0061] 接着,参照图I对第I实施方式设及的一个例子的电极进行说明。
[0062] 图1是第1实施方式设及的一个例子的电极的概略局部剖视图。
[0063] 图1所示的电极5包含集电体5a及电极层化。电极层化形成在集电体5a的两面上。
[0064] 第1实施方式设及的电极由于在含有含铁的憐酸儘裡的正极的细孔径分布中,频 度最高的细孔径在10皿W上且50nmW下的范围内,电极层的细孔比表面积在12mVgW上且 SOmVgW下,因此能够实现速率特性优异的非水电解质电池。
[006引(第2实施方式)
[0066] 根据第2实施方式,提供一种非水电解质电池。该非水电解电池具备负极、正极和 非水电解质。正极为第1实施方式设及的电极。负极含有负极活性物质。
[0067] 接着,对第2实施方式设及的非水电解质二次电池更详细地进行说明。
[0068] 第2实施方式设及的非水电解质电池可进一步含有隔膜、外包装材料、正极端子及 负极端子。
[0069] 负极及正极可中间夹着隔膜地构成电极组。非水电解质可保持在电极组中。外包 装材料可收容电极组及非水电解质。正极端子可与正极电连接。负极端子可与负极电连接。
[0070] W下,对负极、非水电解质、隔膜、外包装材料、正极端子、负极端子详细地进行说 明。
[00川(负极)
[0072] 负极可包含负极集电体及负极层。负极活性物质可含在负极层中。负极层可含有1 种W上的负极活性物质。此外,负极层可进一步含有导电剂及粘结剂。负极层可形成在负极 集电体的一面或两面上。
[0073] 优选负极集电体由在比1.0V(vs丄i/Li+)更贵(高)的电位范围中电化学稳定的物 质、例如侣锥或含有Mg、TiJn、Mn、Fe、化及Si运样的元素的侣合金锥形成。
[0074] 作为负极活性物质,优选使用负极活性物质的Li嵌入脱嵌电位为0.8V(vs.Li/Li + ) W上的负极活性物质。其中,优选铁复合氧化物。作为铁复合氧化物,可列举出尖晶石结 构的铁酸裡、单斜晶系e型铁复合氧化物、锐铁矿型铁复合氧化物及斜方儘矿型铁酸裡运样 的含铁氧化物。其中,尖晶石结构的铁酸裡循环特性、速率特性优异,因此是优选的。此外, 负极活性物质也可W含有妮复合氧化物。作为妮复合氧化物,例如可列举出抓2〇5及TiNb2〇7 等。
[0075] 从能量密度的观点出发,优选使用裡嵌入脱嵌电位为2.0V( VS丄i/L〇 W下的负 极活性物质。
[0076] 作为导电剂及粘结剂,可使用与第1实施方式设及的电极所能使用的导电剂及粘 结剂同样的导电剂及粘结剂。
[0077] 负极活性物质、导电剂及粘结剂的配合比的优选范围为负极活性物质为70质量% W上且96质量% ^下、导电剂为2质量% W上且28质量% ^下、粘结剂为2质量% W上且28 质量% ^下。如果导电剂低于2质量%,则有负极层的集电性能下降,非水电解质电池的大 电流特性下降的顾虑。此外,如果粘结剂低于2质量%,则有负极层和负极集电体的粘结性 下降,循环特性下降的顾虑。另一方面,从高容量化的观点出发,导电剂及粘结剂优选分别 为28质量下。
[0078] 负极例如可按W下方法制作。首先,将负极活性物质、导电剂及粘结剂悬浮在溶剂 中,制备浆料。将该浆料涂布在负极集电体的一面或两面上,并进行干燥,形成负极层。然 后,实施加压。或者,也可将负极活性物质、导电剂及粘结剂形成颗粒状,作为负极层使用。 [0079](非水电解质)
[0080] 作为非水电解质,例如可使用液状非水电解质或凝胶状非水电解质。液状非水电 解质通过将电解质溶解于有机溶剂中来制备。电解质的浓度优选为0.5~2.5mol/l的范围。 凝胶状非水电解质通过将液状电解质和高分子材料复合化来制备。
[0081] 作为电解质的例子,包含高氯酸裡化iCl〇4)、六氣憐酸裡化iPFs)、四氣棚酸裡 化iBF4)、六氣神酸裡化iAsFs)、S氣甲横酸裡化iCF3S〇3)及双S氣甲横酷亚胺裡[LiN (CF3S化)2]运样的裡盐。运些电解质可W单独使用,也可W两种W上组合使用。优选电解质 含有LiPFs。
[0082] 作为有机溶剂的例子,包含碳酸亚丙醋(PC)、碳酸亚乙醋巧C)、碳酸亚乙締醋运样 的环状碳酸醋;碳酸二乙醋(DEC)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(MEC)运样的链状碳酸醋; 四氨巧喃(THF)J-甲基四氨巧喃(2MeTHF)、二氧杂戊环(DOX)运样的环状酸;二甲氧基乙烧 (DME)、二乙氧基乙烧(DEE)运样的链状酸;丫-下内醋(G化)、乙腊(AN)及环下讽(SL)。运些 有机溶剂可W单独使用,也可W两种W上组合使用。
[0083] 作为更优选的有机溶剂的例子,包含将选自碳酸亚丙醋(PC)、碳酸亚乙醋化C)、碳 酸二乙醋(DEC)、碳酸二甲醋(DMC)及碳酸甲乙醋(MEC)中的二种W上混合而成的混合溶剂 及含有丫-下内醋(G化)的混合溶剂。通过使用运样的混合溶剂,可得到低溫特性优异的非 水电解质电池。
[0084] 作为高分子材料的例子,包含聚偏氣乙締(PVdF)、聚丙締腊(PAN)及聚氧化乙締 (PEO)O
[0085] (隔膜)
[0086] 作为隔膜,例如可使用由聚乙締、聚丙締
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