锂离子二次电池制造技术

该锂离子二次电池包括：正电极，其包括能够吸留和放出锂离子的正电极活性材料；负电极，其包括能够吸留和放出锂离子的负电极活性材料；以及非水电解质。正电极活性材料包括基于Mn的尖晶石型复合氧化物和另外的活性材料。基于Mn的尖晶石型复合氧化物在正电极活性材料的整体中的含量被设定从而在质量上不大于60％。负电极活性材料包括包含天然石墨的第一石墨颗粒和包含人造石墨的第二石墨颗粒。第二石墨颗粒在第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的总和中的含量被设定从而在质量上在1％至30％的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池具有高能量密度和优良的充电/放电循环特性，并因此广泛地用于针对诸如蜂窝电话和膝上型计算机之类的紧凑移动设备的电源。此外，近来增加的环境方面的考虑和增长的能源节约的意识已经促进了针对在电动车辆、混合型电动车辆、电力存储等的领域中的具有大容量和长寿命的大电池的需求。一般而言，锂离子二次电池主要由如下组成：负电极，其包括能够吸藏和释放锂离子的碳材料的负电极活性材料；正电极，其包括能够吸藏和释放锂离子的锂复合氧化物的正电极活性材料；隔离物，其分离负电极和正电极；以及非水电解液，其是通过在非水溶剂中溶解锂盐而制备的。无定形碳或石墨被用于用作负电极活性材料的碳材料，并且石墨典型地特别在要求高能量密度的应用中被使用。例如，专利文献1公开了为了获得表现出高容量和高充电/放电效率的非水电解液二次电池而使用一种负电极活性材料，其包括包含鳞片状石墨颗粒和表面被覆盖有无定形碳并且不是鳞片状的石墨材料的至少两种材料的碳材料，负电极的充填密度在1.3至1.8g/cc的范围内，负电极的比表面面积在2.1至4.1cm2/g的范围内，并且鳞片状石墨颗粒的基于碳材料的整体的分数按质量在10％至70％的范围内。专利文献2公开了为了获得具有高容量和高循环特性并且甚至在以大电流放电的情况下表现出高体积能量密度的非水电解质电池而使用一种负电极活性材料，其包括鳞片状石墨和从球状石墨、块状石墨、纤维状石墨、非可石墨化碳以及炭黑中所选择的至少一种或多种碳材料的负电极活性材料混合物，负电极活性材料混合物中的所述一种或多种碳材料的含量在按质量为1％或更多且按质量为50％或更少的范围内。专利文献3公开了包括具有1g/cm3或更高的振实密度的人造石墨颗粒和具有大的圆度的球状石墨颗粒的混合物的活性材料被用于显著地改进高能量密度锂二次电池的充电/放电循环特性并且同时增强或维持放电率特性、在低温下的放电特性、以及耐热性的目的。专利文献3也公开了球状石墨颗粒的基于活性材料的整体的分数优选地按质量为5％至45％。关于正电极活性材料，专利文献4公开了包括具有特定组分和尖晶石结构的含Mn氧化物以及具有特定组分和层状结构的含Ni氧化物的正电极活性材料被使用以便获得允许快速充电的锂离子二次电池。引用列表专利文献专利文献1：JP3152226B；专利文献2：JP2002-008655A；专利文献3：JP2004-127913A；专利文献4：JP2011-076997A。
技术实现思路
技术问题然而，具有包括具有尖晶石结构的含Mn氧化物的正电极活性材料和基于石墨的负电极活性材料的锂离子二次电池具有未被充分改进的循环特性的问题。本专利技术的目的是提供一种具有改进的循环特性的锂离子二次电池。对问题的解决方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂离子二次电池，包括：正电极，其包括能够吸藏和释放锂离子的正电极活性材料；负电极，其包括能够吸藏和释放锂离子的负电极活性材料；以及非水电解液，其中正电极活性材料包括基于Mn的尖晶石型复合氧化物和附加活性材料，并且基于Mn的尖晶石型复合氧化物的基于正电极活性材料的整体的含量按质量为60％或更少，并且负电极活性材料包括包含天然石墨的第一石墨颗粒和包含人造石墨的第二石墨颗粒，并且第二石墨颗粒的基于第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的总和的含量按质量在1％至30％的范围内。专利技术的有益效果根据示例性实施例，可以提供具有改进的循环特性的锂离子二次电池。附图说明图1是根据示例性实施例的用于描述锂离子二次电池的示例的横截面视图。具体实施方式在下文中，将描述示例性实施例。根据示例性实施例的锂离子二次电池包括：正电极，其包括能够吸藏和释放锂离子的正电极活性材料；负电极，其包括能够吸藏和释放锂离子的负电极活性材料；以及非水电解液，并且正电极活性材料包括基于Mn的尖晶石型复合氧化物，并且负电极活性材料包括包含天然石墨的第一石墨颗粒和包含人造石墨的第二石墨颗粒。基于Mn的尖晶石型复合氧化物的基于二次电池的正电极中的正电极活性材料的整体的含量按质量为60％或更少，并且第二石墨颗粒的基于负电极中的第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的总和的含量按质量在1％至30％的范围内。将基于Mn的尖晶石型复合氧化物用于正电极活性材料允许电池具有充电状态的更高稳定性，并且使得能够进行针对原材料的成本降低。根据这样的观点，基于Mn的尖晶石型复合氧化物的基于正电极活性材料的整体的含量优选地按质量为8％或更多，更优选地按质量为10％或更多，并且甚至更优选地按质量为20％或更多。另一方面，根据防止Mn溶出至电解液中的观点，基于Mn的尖晶石型复合氧化物的基于正电极活性材料的整体的含量可以被设定成按质量为60％或更少，并且含量优选地按质量为50％或更少，并且更优选地为40％或更少。天然石墨比人造石墨更便宜，并且具有高的石墨化程度，并因此使用天然石墨作为负电极活性材料使得能够与针对原材料的成本降低结合地进行高容量实现。另一方面，人造石墨比天然石墨更昂贵；然而，其典型地包含更少的杂质同时具有适当的石墨化程度和硬度，并且还具有低电阻，这对于改进诸如循环特性之类的电池性能而言是有利的。然而，本专利技术人已经发现，在具有基于Mn的尖晶石型复合氧化物作为正电极活性材料的锂离子二次电池中，人造石墨的在负电极中的过多含量趋于使循环特性劣化。根据防止循环特性的这样的劣化并且同时降低成本的观点，第二石墨颗粒（人造石墨）的基于包含天然石墨的第一石墨颗粒和包含人造石墨的第二石墨颗粒的总和的含量可以设定成按质量为30%或更少，并且该含量优选地按质量为20％或更少，并且更优选地按质量小于10质量％。根据获得人造石墨的添加的有益效果的观点，第二石墨颗粒（人造石墨）的含量可以设定成按质量为1％或更多，并且该含量优选地按质量为2％或更多，并且更优选地按质量为4％或更多。此外，如下所述那样设定颗粒形状、颗粒大小分布以及第一石墨颗粒和第二石墨颗粒中的每一个的中值颗粒直径提供更好的电池性能，特别是良好的循环特性。第一石墨颗粒（天然石墨颗粒）优选地包括球状化颗粒，并且第二石墨颗粒（人造石墨颗粒）优选地包括具有比第一石墨颗粒的平均颗粒圆度低的平均颗粒圆度的颗粒。对于第一石墨颗粒而言，可以使用具有在0.6至1的范围内的平均颗粒圆度的球状化颗粒。对于第二石墨颗粒而言，可以使用鳞片状颗粒。第一石墨颗粒的累积分布中的中值颗粒直径（D50）与累积5％处的颗粒直径（D5）的比率D50/D5优选地小于第二石墨颗粒的累积分布中的中值颗粒直径（D50）与累积5％处的颗粒直径（D5）的比率D50/D5。然后，第一石墨颗粒的D50/D5优选地为1.5或更小，并且更优选地为1.36或更小，并且第二石墨颗粒的D50/D5优选地大于1.5，并且更优选地大于1.52。此外，第一石墨颗粒的中值颗粒直径（D50）优选地在10至20μm的范围内，并且第二石墨颗粒的中值颗粒直径（D50）优选地在5至30μm的范围内。现在，将具体描述根据示例性实施例的锂离子二次电池。（负电极）可以适合地用于根据示例性实施例的锂离子二次电池的负电极例如是如下的负电极：其中包括粘合剂的负电极活性材料层和包括第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的负电极活性材料被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池，包括：正电极，包括能够吸藏以及释放锂离子的正电极活性材料；负电极，包括能够吸藏以及释放锂离子的负电极活性材料；以及非水电解液，其中正电极活性材料包括基于Mn的尖晶石型复合氧化物和附加的活性材料，并且基于Mn的尖晶石型复合氧化物的基于正电极活性材料的整体的含量按质量为60％或更少，并且负电极活性材料包括含有天然石墨的第一石墨颗粒和含有人造石墨的第二石墨颗粒，并且第二石墨颗粒的基于第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的总和的含量按质量在1%到30％的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 JP 2014-0737111.一种锂离子二次电池，包括：正电极，包括能够吸藏以及释放锂离子的正电极活性材料；负电极，包括能够吸藏以及释放锂离子的负电极活性材料；以及非水电解液，其中正电极活性材料包括基于Mn的尖晶石型复合氧化物和附加的活性材料，并且基于Mn的尖晶石型复合氧化物的基于正电极活性材料的整体的含量按质量为60％或更少，并且负电极活性材料包括含有天然石墨的第一石墨颗粒和含有人造石墨的第二石墨颗粒，并且第二石墨颗粒的基于第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的总和的含量按质量在1%到30％的范围内。2.根据权利要求2所述的锂离子二次电池，其中第二石墨颗粒的基于第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的总和的含量在按质量为2％或更多且按质量小于10％的范围内。3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中基于Mn的尖晶石型复合氧化物的基于正电极活性材料的整体的含量按质量为8％或更多。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的锂离子二次电池，其中第一石墨颗粒包括球状化颗粒，并且第二石墨颗粒包括具有比第一石墨颗粒的平均颗粒圆度低的平均颗粒圆度的颗粒。5.根据权利要求4所述的锂离子二次电池，其中第一石墨颗粒包括具有在0....

【专利技术属性】
技术研发人员：武田幸三，河野安孝，高桥浩雄，铃木隆之，
申请(专利权)人：NEC能源元器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP