锂离子二次电池的制造方法和锂离子二次电池技术

提供一种锂离子二次电池的制造方法，能够防止在对锂离子二次电池充电到满充电状态的初充电工序中在负极的表面析出锂金属从而提高电池容量。将正极和负极隔着隔膜层叠得到的发电元件与电解液一同封入外壳体的内部而形成的锂离子二次电池的制造方法，具有以下工序：工序(S14)，在锂离子二次电池的电池电压为4.0V以下的范围内对锂离子二次电池充电；工序(S16)，将在4.0V以下的范围内充电后的锂离子二次电池的外壳体开封来将锂离子二次电池的内部的气体排出到外部，之后再次密封；以及工序(S18)，对排出了气体的锂离子二次电池充电到电池电压大于4.0V为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池的制造方法和锂离子二次电池
本专利技术涉及一种锂离子二次电池的制造方法和锂离子二次电池。
技术介绍
作为电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的电动机驱动用电源，能够重复充放电的锂离子二次电池受到了关注。锂离子二次电池(单电池：cell)是将正极和负极隔着隔膜层叠得到的发电元件与电解液一同被封入外壳体的内部而构成的。在锂离子二次电池的制造工序中，在进行了对锂离子二次电池充电到满充电状态的初充电工序之后，进行用于去除在锂离子二次电池的内部存在的气体的排气工序(例如专利文献1)。根据排气工序，能够防止锂离子二次电池的内部的气体致使电池特性下降。专利文献1：日本特开2013-149521号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在上述制造工序中，存在如下问题：例如在锂离子二次电池的负极中使用水系粘合剂的情况下，由于在对锂离子二次电池充电的过程中产生的气体，而在初充电工序中在负极的表面析出了锂金属。锂金属在负极的表面的析出有可能使电池容量减少，并不理想。本专利技术是为了解决上述的问题而完成的。因而，本专利技术的目的在于提供一种能够防止在对锂离子二次电池充电到满充电状态的初充电工序中在负极的表面析出锂金属从而提高电池容量的锂离子二次电池的制造方法。另外，本专利技术的其它目的在于提供一种在负极的表面不析出锂金属从而提高了电池容量的锂离子二次电池。用于解决问题的方案本专利技术的上述目的通过下述方案来达成。本专利技术的锂离子二次电池的制造方法是将正极和负极隔着隔膜层叠得到的发电元件与电解液一同封入外壳体的内部而形成的锂离子二次电池的制造方法，在该制造方法中，在电池电压为4.0V以下的范围内对锂离子二次电池充电。本专利技术的锂离子二次电池的制造方法将在4.0V以下的范围内充电后的锂离子二次电池的外壳体开封来将锂离子二次电池的内部的气体排出到外部，之后再次密封。然后，本专利技术的锂离子二次电池的制造方法对排出了气体的锂离子二次电池充电到电池电压大于4.0V为止。本专利技术的锂离子二次电池是将正极和负极隔着隔膜层叠得到的发电元件与电解液一同封入外壳体的内部而形成的锂离子二次电池。在本专利技术的锂离子二次电池中，外壳体的内部空间中存在的有机气体的体积相对于内部空间的体积的比例为2％以上。专利技术的效果根据本专利技术，在将锂离子二次电池充电到超过接近满充电的4.0V的电池电压之前，在4.0V以下的范围内对锂离子二次电池充电来进行排气。因此，能够防止在对锂离子二次电池充电到满充电状态的初充电工序中在负极的表面析出锂金属。其结果，能够提供提高了电池容量的锂离子二次电池。附图说明图1是表示锂离子二次电池的外观的立体图。图2是沿着图1的II-II’线的概要截面图。图3是表示锂离子二次电池的制造方法的流程图。图4是表示锂离子二次电池的内部所产生的气体的量与充电电压的关系的图。图5是用于说明锂离子二次电池的制造方法的作用效果的图。图6是表示一般的锂离子二次电池的制造方法的流程图。图7是用于说明预充电工序的图。图8是表示预充电处理的过程的流程图。图9是表示排气前的锂离子二次电池的外观的图。图10是用于说明排气工序的图。图11用于说明排气工序的图。图12用于说明排气工序的图。图13用于说明排气工序的图。图14是表示初充电处理的过程的流程图。图15是表示在锂离子二次电池的内部蓄积的有机气体的比例的图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。此外，图中，对同样的构件使用了相同的附图标记。另外，附图的尺寸比率有时为了便于说明而进行了夸大，有时与实际的比率不同。首先，参照图1和图2说明本专利技术的一个实施方式所涉及的锂离子二次电池10。图1是表示锂离子二次电池10的外观的立体图，图2是沿着图1的II-II’线的概要截面图。锂离子二次电池10具有扁平的矩形形状，将正极引线11和负极引线12从外壳体13的同一端部引出。，进行充放电反应的发电元件20与电解液一并被收容在外壳体13的内部。发电元件20具有将正极21和负极22隔着隔膜23层叠而成的结构。正极21是在薄片状的正极集电体24的两面形成正极活性物质层25而成的，负极22是在薄片状的负极集电体26的两面形成负极活性物质层27而成的。隔膜23是薄片状的多孔体，保持有电解液。发电元件20将正极21、隔膜23以及负极22以一个正极活性物质层25与同其邻接的负极活性物质层27隔着隔膜23对置的方式层叠。正极21、隔膜23以及负极22的层叠数考虑需要的电池容量等来适当决定。在正极集电体24和负极集电体26分别设置有正极片和负极片。正极片和负极片分别安装于正极引线11和负极引线12。锂离子二次电池10是一般的锂离子二次电池，使用各种材料进行制造。例如，在正极集电体24中使用铝箔，在正极活性物质中使用LiMn2O4、LiCoO2以及LiNiO2等复合氧化物。另外，在负极集电体26中使用铜箔，在负极活性物质中使用石墨、碳黑以及硬碳等碳材料。正极活性物质通过聚偏氟乙烯(PVdF)等粘合剂进行粘结，根据需要添加碳材料等导电助剂。负极活性物质通过丁苯橡胶(SBR)/羧甲基纤维素(CMC)混合粘合剂等水系粘合剂进行粘结，根据需要添加碳材料等导电助剂。另外，在隔膜23中使用例如聚烯烃微多孔膜，电解液具有在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中溶解有LiPF6等锂盐的形态。在电解液中添加甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、碳酸亚乙烯酯(VC)以及氟代碳酸亚乙酯(FEC)等电解液添加剂。另外，作为外壳体13，使用将聚丙烯(PP)、铝以及尼龙(注册商标)依次层叠而成的三层结构的层叠膜。然而，锂离子二次电池10的各构件的材料并不限定于上述的材料，能够使用各种材料。接着，参照图3说明锂离子二次电池10的制造方法。图3是表示本实施方式所涉及的锂离子二次电池的制造方法的流程图。如图3所示，本实施方式所涉及的锂离子二次电池的制造方法具有电解液注入工序、第一浸渗工序、第一轧辊处理工序、预充电工序、第二浸渗工序、排气工序、第二轧辊处理工序、初充电工序以及老化工序。在步骤S11所示的电解液注入工序中，向收容有发电元件20的外壳体13注入电解液，并将外壳体13密封。此外，考虑由于重复充放电而引起的电解液的减少，向外壳体13的内部过剩地注入电解液。在步骤S12所示的第一浸渗工序中，将密封外壳体13后得到的锂离子二次电池10放置规定时间，使电解液向发电元件20浸渗。在步骤S13所示的第一轧辊处理工序中，通过加压辊对锂离子二次电池10进行辊压，来使发电元件20的内部的气体移动到发电元件20的外部。在步骤S14所示的预充电工序中，在电池电压为4.0V以下的范围内对锂离子二次电池10充电，在锂离子二次电池10的内部产生气体(以氢为主要成分的无机气体)。在后面记述关于预充电工序的详细说明。在步骤S15所示的第二浸渗工序中，将进行了预充电的锂离子二次电池10放置规定时间(一个小时以上)，来加速电解液的浸渗。在步骤S16所示的排气工序中，将锂离子二次电池10的外壳体13开封来将锂离子二次电池10的内部的气体排出到外部。在后面记述关于排气工序的详细说明。在步骤S17所示的第二轧辊处理工序中，通过加压辊对锂离子二次电池10进行辊压，来使发电元件20的内部残存的气体移动到发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池的制造方法，该锂离子二次电池是将正极和负极隔着隔膜层叠得到的发电元件与电解液一并封入外壳体的内部而形成的，所述锂离子二次电池的制造方法具有以下工序：工序(a)，对所述锂离子二次电池，在所述锂离子二次电池的电池电压为4.0V以下的范围内进行充电；工序(b)，将在所述工序(a)中充电后的所述锂离子二次电池的所述外壳体开封，将所述锂离子二次电池的内部的气体排出到外部，之后再次密封；以及工序(c)，对在所述工序(b)中排出了气体的所述锂离子二次电池，充电到所述电池电压大于4.0V为止。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂离子二次电池的制造方法，该锂离子二次电池是将正极和负极隔着隔膜层叠得到的发电元件与电解液一并封入外壳体的内部而形成的，所述锂离子二次电池的制造方法具有以下工序：工序(a)，对所述锂离子二次电池，在所述锂离子二次电池的电池电压为4.0V以下的范围内进行充电；工序(b)，将在所述工序(a)中充电后的所述锂离子二次电池的所述外壳体开封，将所述锂离子二次电池的内部的气体排出到外部，之后再次密封；以及工序(c)，对在所述工序(b)中排出了气体的所述锂离子二次电池，充电到所述电池电压大于4.0V为止。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，所述工序(a)具有以下工序：工序(a1)，对所述锂离子二次电池，在所述电池电压为2.8V以下的范围内进行充电；以及工序(a2)，对在所述工序(a1)中在2.8V以下的范围内充电后的所述锂离子二次电池，在所述电池电压大于2.8V且为4.0V以下的范围内进行充电。3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，利用恒流-恒压充电方式对所述锂离子二次电池进行充电。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)与所述工序(b)之间还具有工序(d)，在该工序(d)中，将所述锂离子二次电池放置一个小时以上。5.根据权利要求1～4中的任一项所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，在所述工序(b)中，在所述发电元件的外周端与所述外壳体的同所述外周端对置的内周端之间进行开封。6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，在所述工序(b)中，在所述外壳体开封之前，从所述外壳体的所述内周端朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：上井健太，宫竹一希，松崎生马，佐藤雅信，佐佐木裕介，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP