非水电解液二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种能抑制电池的发热的非水电解液二次电池。本发明专利技术的非水电解液二次电池，具备包含正极活性物质粒子(30)的正极(10)和包含负极活性物质粒子(60)的负极(20)。负极活性物质粒子(60)是由至少一部分具有石墨结构的碳材料构成的碳系负极活性物质粒子(60)，并且是具有附着在表面部的至少一部分的炭黑粒子(64)的、附有炭黑的碳系负极活性物质粒子(60)。正极活性物质粒子(30)是具有壳部(32)和中空部(34)的中空结构的正极活性物质粒子。附有炭黑的碳系负极活性物质粒子(60)上的炭黑粒子(64)的平均短径A和正极活性物质粒子(30)中的中空部(34)的平均内径B满足1.2≤B/A≤260的关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非水电解液二次电池。详细而言，涉及包含正极和负极的非水电解液二次电池，所述正极在正极集电体保持有包含正极活性物质粒子的正极活性物质层，所述负极在负极集电体保持有包含负极活性物质粒子的负极活性物质层。
技术介绍
近年来，锂离子二次电池、镍氢电池等非水电解液二次电池，作为车辆搭载用电源或个人电脑和便携终端的电源，其重要性不断提高。特别是重量轻且可得到高能量密度的锂离子二次电池，被优选用作车辆搭载用高输出电源。这种非水电解液二次电池的一个典型结构中，具备在电极集电体上形成有能够可逆地吸藏和放出电荷载体(例如锂离子二次电池的情况下为锂离子)的电极活性物质的结构的电极。例如，作为负极所使用的电极活性物质(负极活性物质)，可例示石墨等碳材料。作为负极所使用的集电体(负极集电体)，可例示铜箔。作为与这种负极相关的现有技术，可举出专利文献1。专利文献1中记载了作为负极活性物质，使用将形成芯的碳材料的表面用炭黑被覆而得到的复合碳材料。根据该公报，通过用炭黑被覆碳材料的表面，可实现优异的低温特性。在先技术文献专利文献1：日本特开2013-258392号公报
技术实现思路
但是，根据本专利技术人的见解，如果像专利文献1那样使炭黑(CB)附着于碳材料的表面部，则有时由于充放电导致的碳材料的膨胀收缩，附着在表面部的炭黑会滑落，并在电解液中游离。在电解液中游离的炭黑会吸藏电荷载体，这会成为热稳定性差、在过充电时等促进电池发热的主要原因。本专利技术的目的就是解决上述技术课题。由本专利技术提供的非水电解液二次电池，具备正极、负极和非水电解液，所述正极在正极集电体上形成有包含正极活性物质粒子的正极活性物质层，所述负极在负极集电体上形成有包含负极活性物质粒子的负极活性物质层。所述负极活性物质粒子，是由至少一部分具有石墨结构的碳材料构成的负极活性物质粒子，并且是具有附着在表面部的至少一部分的炭黑(以下也简称为“CB”)粒子的、附有炭黑的碳系负极活性物质粒子。另外，所述正极活性物质粒子是具有壳部和中空部的中空结构的正极活性物质粒子，所述中空部在该壳部的内部形成。在此，所述附有炭黑的碳系负极活性物质粒子上的所述CB粒子的平均短径A和所述正极活性物质粒子中的所述中空部的平均内径B满足1.2≤B/A≤260。根据该结构，能够有效抑制过充电时等的电池的发热。在此公开的非水电解液二次电池的一优选方式中，所述CB粒子的平均短径A和所述中空部的平均内径B满足以下关系：68≤B/A≤138。这样能够更好地抑制电池的发热。附图说明图1是用于说明一实施方式涉及的锂离子二次电池的图。图2是示意性地表示一实施方式涉及的锂离子二次电池的图。图3是表示径比(B/A)与耐电压的关系的图表。具体实施方式以下，基于附图对本专利技术的优选实施方式进行说明。各附图是示意性地描绘，并不一定反映实物。再者，除了本说明书中特别提及的事项以外的且本专利技术的实施所需的事项，可作为本领域技术人员基于该领域中的以往技术的设计事项来掌握。本专利技术能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识而实施。如图1所示，本专利技术的一实施方式涉及的非水电解液二次电池100，具备正极10、负极20和非水电解液。并不意图特别限定，以下以锂离子二次电池100为例，对本实施方式涉及的非水电解液二次电池进行说明。图1是用于说明锂离子二次电池100的结构的图。如图1所示，在此公开的锂离子二次电池100，具备正极10、负极20、介于正极10与负极20之间的隔板40、和非水电解液。在此公开的一技术方案的正极10，具有在正极集电体12保持有正极活性物质层14的结构。作为正极集电体12，可优选使用铝箔等适合于正极的金属箔。正极活性物质层14包含正极活性物质粒子30。《正极活性物质粒子》正极活性物质粒子30包含壳部32和在壳部32的内部形成的中空部34。壳部32具有一次粒子集合成球壳状的形态。换言之，正极活性物质粒子30是具有一次粒子集合而成的二次粒子、和在其内侧形成的中空部34的中空结构。该实施方式中，正极活性物质粒子30在壳部32形成有从外部贯通到中空部34的贯通孔36。在此公开的正极活性物质粒子30，中空部34的平均内径B比在后述的附有炭黑的碳系负极活性物质粒子60的表面部附着的CB粒子64的平均短径A大1.2倍以上且260倍以下。即，中空部34的平均内径B和CB粒子64的平均短径A满足下述式(1)的关系。1.2≤B/A≤260(1)通过使用像这样中空部34的平均内径B比在附有炭黑的碳系负极活性物质粒子60的表面部附着的CB粒子64的平均短径A大1.2倍以上且260倍以下的正极活性物质粒子30，能够有效抑制过充电时等的电池的发热。虽然在实施在此公开的技术时，不需要明确得到该效果的理由，但例如可认为如下所述。即，如果使CB粒子附着在附有炭黑的碳系负极活性物质粒子60的表面部，则由于附有炭黑的碳系负极活性物质粒子60随着充放电而膨胀收缩，在该附有炭黑的碳系负极活性物质粒子60的表面部附着的CB粒子64有时会滑落，在非水电解液中游离。在电解液中游离的CB粒子64会吸藏电荷载体(在此为锂离子)，因此会成为热稳定性差、在过充电时等促进电池发热的主要原因。与此相对，根据本技术方案，通过在正极活性物质粒子30的中空部34的平均内径B和CB粒子64的平均短径A之间满足所述式(1)的关系，即使在CB粒子64从附有炭黑的碳系负极活性物质粒子60的表面部滑落而在非水电解液中游离的情况下，该游离的CB粒子64也会进入正极活性物质粒子30的中空部34(典型地为因微填充效应而物理吸附)。并且，通过进入正极活性物质粒子30内的CB粒子64暴露于正极电位，该CB粒子64中所吸藏的锂离子被放出。由此，CB粒子64的热稳定性提高，因此推测过充电时等的电池的发热受到抑制。正极活性物质粒子30的中空部34的平均内径B比CB粒子64的平均短径A大1.2倍以上即可，从热稳定性提高等观点出发优选大10倍以上(例如40倍以上，典型地为70倍以上)。另一方面，如果中空部34的平均内经B与CB粒子64的平均短径A相比过大，则通过例如由电解液的移动等导致的外力，被中空部34捕捉的CB粒子容易再次游离。如果在锂离子被放出前发生CB粒子的再次游离，则有可能无法充分发挥上述效果。从抑制再次游离等观点出发，所述径比(B/A)为260以下是适当的，优选为138以下，更优选为100以下。在此公开的技术，例如可通过中空部的平均内径B与CB粒子的平均短径A的关系为1.2≤B/A≤260、更优选为40≤B/A≤138、进一步优选为68≤B/A≤138、特别优选为90≤B/A≤120的技术方案优选实施。这样在正极活性物质粒子30内可长期捕捉从附有炭黑的碳系负极活性物质粒子60游离的CB粒子64。正极活性物质粒子30的中空部34的平均内径B，只要在与CB粒子64的平均短径A之间满足所述(1)式的关系就不特别限定，但从更好地发挥通过在正极活性物质粒子中设置中空部而带来的效果(例如输入输出特性提高效果)等观点出发，优选为0.5μm以上，更优选为1.5μm以上，进一步优选为2.7μm以上，特别优选为4μm以上。对于中空部34的平均内径B的上限不特别限定，优选为15μm以下，更优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液二次电池，具备正极、负极和非水电解液，所述正极在正极集电体上形成有包含正极活性物质粒子的正极活性物质层，所述负极在负极集电体上形成有包含负极活性物质粒子的负极活性物质层，所述负极活性物质粒子是由至少一部分具有石墨结构的碳材料构成的碳系负极活性物质粒子，并且是具有附着在表面部的至少一部分的炭黑粒子的、附有炭黑的碳系负极活性物质粒子，所述正极活性物质粒子是具有壳部和中空部的中空结构的正极活性物质粒子，所述中空部在该壳部的内部形成，所述附着炭黑的碳系负极活性物质粒子上的所述炭黑粒子的平均短径A和所述正极活性物质粒子中的所述中空部的平均内径B满足以下关系：1.2≤B/A≤260。

【技术特征摘要】
2015.08.06 JP 2015-1563891.一种非水电解液二次电池，具备正极、负极和非水电解液，所述正极在正极集电体上形成有包含正极活性物质粒子的正极活性物质层，所述负极在负极集电体上形成有包含负极活性物质粒子的负极活性物质层，所述负极活性物质粒子是由至少一部分具有石墨结构的碳材料构成的碳系负极活性物质粒子，并且是具有附着在表面部的至少一部分的炭黑粒子的、附有炭黑的碳系负极活性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：森岛龙太，花崎亮，松井伸夫，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP