非水电解液电池制造技术

技术编号:19076782 阅读:39 留言:0更新日期:2018-09-29 18:18
本发明专利技术提供高温环境下的储藏特性良好的非水电解液电池。本发明专利技术的非水电解液电池中,具有由正极和负极隔着隔膜重叠而成的电极体、以及含有锂盐和有机溶剂的非水电解液,其特征在于,上述正极含有相对于Li含有50摩尔%以上Ni的含锂层状镍氧化物,上述负极具有层叠体,该层叠体含有不与Li合金化的金属基材层和在上述金属基材层的单面或双面上接合的Al活性层,在上述Al活性层的至少表面侧形成Li‑Al合金。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液电池
本专利技术涉及储藏特性良好的非水电解液电池。
技术介绍
非水电解液电池利用高容量、高电压等特性而被用于各种用途。尤其是,近年来,车载用设备对非水电解液电池的需求不断发展。以往,作为车载用电子设备的电源,使用储藏特性比通用的非水电解液二次电池更良好、即使经过数年以上的长期储藏容量也几乎不降低的非水电解液一次电池。上述非水电解液一次电池的负极活性物质使用金属锂、Li-Al(锂-铝)合金等锂合金,而非水电解液二次电池中,作为负极活性物质也能够使用锂合金,因此,还提出了通过使用能够吸藏、放出锂的金属与不具有吸藏、放出锂的能力的异种金属的包覆材料来构成负极,从而能够实现电池特性的稳定化(专利文献1、2)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平8-293302号公报专利文献2:日本特开平10-106628号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题另一方面,即使使用上述那样的包覆材料,也不能一定实现非水电解液二次电池的特性稳定化。本专利技术是鉴于上述情形而完成的,其目的在于提供在高温环境下的储藏特性良好的非水电解液电池。用于解决课题的方法能够实现上述目的的本专利技术的非水电解液电池的特征在于,具有由正极和负极隔着隔膜重叠而成的电极体、以及含有锂盐和有机溶剂的非水电解液,上述正极含有相对于Li含有50摩尔%以上Ni的含锂层状镍氧化物,上述负极具有层叠体,上述层叠体含有不与Li合金化的金属基材层和在上述金属基材层的单面或双面上接合的Al活性层,在上述Al活性层的至少表面侧形成Li-Al合金。专利技术效果根据本专利技术,能够提供在高温环境下的储藏特性良好的非水电解液电池。附图说明图1是示意性表示本专利技术的非水电解液电池中使用的负极(负极前体)的一例的截面图。图2是示意性表示本专利技术的非水电解液电池的一例的平面图。图3是图2的I-I线截面图。具体实施方式Li(金属Li)、Li-Al合金(Li与Al的合金)与碳材料相比,Li(Li离子)的接受性低,在将其用于负极活性物质的非水电解液二次电池中,在反复进行充放电时,易于提前发生容量降低。因此,在预想要反复进行充放电来使用的非水电解液二次电池中,通用石墨等碳材料作为负极活性物质。而另一方面,在将碳材料用于负极活性物质的非水电解液二次电池中,易发生自放电,如果在充电状态下储藏,则容易发生容量降低。因此,作为车载用设备中使用的电池,采用储藏特性比非水电解液二次电池更良好、即使经过数年以上的长期储藏容量也几乎不降低的非水电解液一次电池。但另一方面,在这样的用途中,虽然由于维护的容易性等理由而不要求像通常的二次电池那样反复多次进行充放电,也仍要求适用能够进行数次~数十次程度次数的充电的电池。因此,对于本专利技术的非水电解液电池而言,即使尤其在车载用等高温环境下使用时,也能够实现高储藏特性和高容量化,此外,使用Li-Al合金作为负极活性物质,以使得某种程度的次数的充电成为可能。此外,对于本专利技术的非水电解液电池而言,为了能够在放电时使负极形状稳定,且能够进行下一次充电,使用集电体。另外,对于在负极活性物质中使用Li-Al合金的电池而言,进行如下过程,例如,将Li箔(只要没有特别说明,就包括Li合金箔。以下相同。)和Al箔(只要没有特别说明,就包括Al合金箔。以下相同。)贴合并导入到电池内,在非水电解液的共存下使Li与Al反应而形成Li-Al合金。但是,如果仅仅是进一步将作为集电体的金属箔(Cu(铜)箔、Cu合金箔等)重叠在Li箔与Al箔的层叠体上并插入到电池内,则由于在储藏后(尤其在高温环境下的储藏后)电池的内部电阻增大,储藏特性不会充分提高。本专利技术人等经过研究表明,这是因为,在电池中,通过Li箔与Al箔的层叠体形成Li-Al合金时会发生体积变化、或者通过形成Li-Al合金并产生微粉化,从而负极变得易于吸收非水电解液而发生体积变化,无法确保Li-Al合金层(Al箔)与集电体的密合性。另外,本专利技术人等进一步进行了反复研究,结果发现,通过预先将用于形成Li-Al合金的Al金属层(Al箔等)与作为集电体起作用的不与Li合金化的金属基材层(Cu箔等)接合来使用,进而,在该金属层的表面层叠Li层(Li箔等),使上述Li层的Li与上述Al金属层的Al反应的方法;或者,将上述Al金属层与上述金属基材层的接合体直接用于电池的组装,通过组装后的充电来使上述Al金属层的Al与非水电解液中的Li离子进行电化学反应的方法等,从而制成使上述Al金属层的至少表面侧成为Li-Al合金,并在上述金属基材层的表面接合Al活性层的负极,由此能够抑制储藏时内部电阻的增大。此外,通过预先将上述Al金属层与上述金属基材层接合,能够在一定程度上抑制随着在上述Al金属层的至少表面侧形成Li-Al合金而形成Al活性层的负极的变形(弯曲等)。进而,本专利技术的非水电解液电池中,使用如下正极,该正极含有相对于Li含有50摩尔%以上Ni的含锂层状镍氧化物作为正极活性物质。作为非水电解液电池中使用的正极活性物质,一般为钴酸锂。但是,使用钴酸锂作为正极活性物质的二次电池,如果在充电状态下在高温下保管,则会发生金属(钴)的溶出。这样一来,由于能够有助于充放电的正极活性物质减少,因此其后的放电容量会降低。进而,伴随着金属(钴)的溶出会产生气体,从而使电池膨胀。然而,在使用相对于Li含有50摩尔%以上Ni的含锂层状镍氧化物作为正极活性物质时,即使在对电池充电的状态下,在高温下也难以发生金属溶出。因此,能够抑制伴随于此的放电容量的降低和气体的产生。像这样,本专利技术中,由预先将Al活性层与上述金属基材层接合来抑制负极变形的作用与由使用上述正极活性物质来抑制气体产生的作用相互协同地发挥功能,从而即使在例如1个月这样的长期高温储藏后,也能够成为膨胀小(体积变化量小)的电池。本专利技术的非水电解液电池所涉及的负极的形成中,作为第一方法,使用如下的层叠体,该层叠体将不与Li合金化的金属基材层(以下,简称为“基材层”)与Al金属层(以下,简称为“Al层”)接合而形成层叠金属箔,在该层叠金属箔的Al层的表面通过贴合Li箔等方法形成了Li层。上述基材层可以由Cu、Ni、Ti、Fe等金属或这些元素与其他元素的合金(其中,不锈钢等不与Li反应的合金)构成。具体而言,上述基材层由上述金属或合金的箔、蒸镀膜、镀膜等构成。上述Al层可以由纯Al或具有以提高强度等为目的的添加元素的Al合金构成,具体而言,由它们的箔、蒸镀膜、镀膜等构成。上述Li层的形成中,可以采用在上述Al层的表面贴合Li箔的方法、形成蒸镀膜的方法等。图1中显示了示意性表示用于形成在本专利技术的非水电解液电池中使用的负极的层叠体(负极前体)的一例的截面图。图1的负极前体100是在基材层101a的两面接合Al层101b、101b而构成层叠金属箔101,在该层叠金属箔101的Al层101b、101b的表面贴合Li箔102、102而形成的层叠体。在使用上述负极前体来形成负极的非水电解液电池中,在与非水电解液共存下,Li箔的Li与Al层的Al反应,在Al层的贴合了Li箔的一侧(隔膜侧)的表面上形成Li-Al合金,转变为Al活性层。即,在上述负极的Al活性层的至少表面侧(Li箔侧)存在在非水电解液电池内形成的Li-Al合金。负极前体中,在将基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解液电池,其是具有由正极和负极隔着隔膜重叠而成的电极体、及含有锂盐和有机溶剂的非水电解液的非水电解液电池,其特征在于,所述正极含有相对于Li含有50摩尔%以上Ni的含锂层状镍氧化物,所述负极具有层叠体,所述层叠体含有不与Li合金化的金属基材层、以及在所述金属基材层的单面或双面上接合的Al活性层,在所述Al活性层的至少表面侧形成Li‑Al合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.09 JP 2016-023021;2016.02.29 JP 2016-037531.一种非水电解液电池,其是具有由正极和负极隔着隔膜重叠而成的电极体、及含有锂盐和有机溶剂的非水电解液的非水电解液电池,其特征在于,所述正极含有相对于Li含有50摩尔%以上Ni的含锂层状镍氧化物,所述负极具有层叠体,所述层叠体含有不与Li合金化的金属基材层、以及在所述金属基材层的单面或双面上接合的Al活性层,在所述Al活性层的至少表面侧形成Li-Al合金。2.如权利要求1所述的非水电解液电池,所述含锂层状镍氧化物是由下述组成通式(1)所表示的氧化物,Li1+xNi1-y-zM1yM2zO2(1)所述组成通式(1)中,M1包括Co、Mn、Al、Mg、Zr、Mo、Ti、Ba、W和Er中的至少1种元素,M2为Li、Ni和M1以外的元素,且-0.1≦x≦0.1,0≦y≦0.5,0≦z≦0.05。3.如权利要求1或2所述的非水电解液电池,所述正极所含有的正极活性物质中的所述含锂层状镍氧化物的比例为50质量%以上。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:关谷智仁山田将之政冈妥则弘濑敬久畠山敦守上英寿
申请(专利权)人:麦克赛尔控股株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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