锂二次电池制造技术

一种锂二次电池，具备：正极；包含负极集电体的负极，负极集电体具有在所述充电状态下有锂金属析出的表面；配置在正极与负极之间的隔板；以及充满正极与负极之间的非水电解液。负极集电体包含从表面向隔板突出的多个突起部。在负极集电体的表面之中的预定线上不存在突起部，所述预定线从第1端部穿过在多个突起部之间展开的区域到达与第1端部相对的第2端部。

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池
本公开涉及以锂金属为负极活性物质的锂二次电池。
技术介绍
锂金属具有2062mAh/cm3的电容量，从而作为具有高能量密度的二次电池的负极活性物质受到期待。在将锂金属用作负极活性物质的情况下，锂金属在充电时析出到负极集电体上，在放电时析出的锂金属溶解。此时，由于锂金属在负极集电体上的不均匀析出，使锂金属的溶解效率(即，充放电效率)下降。另外，锂金属的密度小(0.534g/cm3)。因此，由于锂金属在负极集电体上的析出和溶解，负极的体积变化很大。因而，具备锂金属的二次电池的体积变化也变大。为了抑制锂金属的不均匀析出从而使充放电效率提高，专利文献1曾提出使用平坦的负极集电体的方案。根据专利文献1，通过使用十点平均粗糙度为10μm以下的负极集电体，充放电效率提高。为了吸收负极的体积变化，专利文献2曾提出例如，使用设置有多个直径为1μm～3cm、深度为0.1μm～300μm的凹槽(凹坑)的负极集电体的方案。另外，专利文献3曾提出例如使用铜或镍的多孔性负极集电体，所述集电体的孔隙率为50～99％、气孔大小为5～500μm。现有技术文献专利文献1：日本特开2001-243957号公报专利文献2：日本特开2006-156351号公报专利文献3：日本特表2016-527680号公报
技术实现思路
在伴随锂金属的溶解和析出的锂二次电池中，希望维持高充放电效率，同时降低锂金属的溶解和析出造成的体积变化。本公开的一方式涉及的锂二次电池具备：正极，其包含含锂的正极活性物质；负极，其包含负极集电体，所述负极集电体具有在充电状态下有锂金属析出的表面；隔板，其配置在所述正极与所述负极之间；以及非水电解液，其充满所述正极与所述负极之间且具有锂传导性。所述负极集电体包含从所述表面向所述隔板突出的多个突起部。在所述负极集电体的所述表面之中的预定线上不存在突起部，所述预定线从第1端部穿过在所述多个突起部之间展开的区域，到达与所述第1端部相对的第2端部。根据本公开，由于可维持锂二次电池的高充放电效率，同时降低锂金属的析出和溶解造成的体积变化，因此循环寿命提高。附图说明图1是示意地表示实施方式涉及的锂二次电池的截面图。图2是示意地表示第1实施方式涉及的负极的俯视图。图3是将第1实施方式涉及的负极沿厚度方向切断时，将图2中的X-X线所对应的截面放大表示的截面图。图4A是示意地表示第2实施方式涉及的负极的俯视图。图4B是示意地表示第2实施方式涉及的另一负极的俯视图。图4C是示意地表示第2实施方式涉及的又一负极的俯视图。图5是示意地表示第3实施方式涉及的负极的俯视图。图6A是示意地表示第4实施方式涉及的负极的俯视图。图6B是示意地表示第4实施方式涉及的另一负极的俯视图。图7是示意地表示第5实施方式涉及的负极的俯视图。图8是示意地表示第6实施方式涉及的负极的俯视图。图9是示意地表示实施例1中制作出的半电池的截面图。图10是表示实施例9的充电曲线和放电曲线的坐标图。图11A是表示从对置面的法线方向拍摄实施例9中制作出的负极的图像的图。图11B是表示从对置面的法线方向拍摄实施例9中制作出的充电后的负极的图像的图。图11C是表示从对置面的法线方向拍摄实施例9中制作出的充电后的另一负极的图像的图。图11D是表示从对置面的法线方向拍摄实施例9中制作出的充电后的又一负极的图像的图。图11E是表示从对置面的法线方向拍摄实施例9中制作出的放电后的又一负极的图像的图。图12是示意地表示比较例9涉及的负极的俯视图。图13是示意地表示比较例10涉及的负极的俯视图。附图标记说明10：锂二次电池11：正极111：正极集电体112：正极合剂层12、12A～12H：负极12X：对置面121、121A～121H：负极集电体122、122A～122H：突起部1221：顶部1222、1222a、1222b：侧部13：隔板14：正极壳体15：负极壳体16：密封垫17：垫片18：盘簧20：半电池21：对电极23：隔板24：帽25：负极壳体26：密封垫28：盘簧具体实施方式本实施方式的锂二次电池具备：正极、与正极相对的负极、介于正极与负极间之间的隔板、和锂离子传导性的非水电解液。负极具备负极集电体。负极集电体具备与正极相对的对置面。负极集电体的对置面具备突起部、和没有配置突起部的基部。在负极集电体的与正极的对置面上配置有突起部，因此在对置面与隔板间之间形成有空间。充电时，锂金属主要在面对该空间的对置面、也就是对置面的基部析出。即，锂金属以被收纳在上述空间内的方式析出，因此可抑制负极的表观体积变化。基部被配置为连接负极集电体的外周的至少一部分。也就是说，负极集电体的外周没有被突起部包围。因此，在基部析出的锂金属与隔板能够容易接触而不会被突起部阻碍。因而，放电时的锂金属的溶解性提高，充放电效率的下降被抑制。负极集电体的外周是负极集电体最外侧的部分，可包含对置面的外周。基部可以具备将负极集电体的相对的外周彼此连接的连续区域(以下，称为开放区域)。换句话说，基部的至少一部分，可以从负极集电体的外周的任意点，直到以负极集电体(对置面)的中心为基准呈点对称位置的外周另一点、或者相对于穿过对置面中心的中心线呈线对称位置的外周另一点连续。由此，析出的锂金属与隔板的接触性能够进一步提高，同时电解液能够穿过(横穿)负极集电体上，因此，负极集电体上的电解液分布变均匀。因而，锂金属变得容易在基部均等地析出，即使反复进行充放电时，也容易维持高充放电效率。再者，隔板也与突起部表面接触，按压该表面。因此，锂金属难以在突起部表面析出。突起部的形状和配置不特别限定，以基部与负极集电体外周的至少一部分连接的方式确定突起部的形状和配置。由此，隔板变得容易与在基部析出的锂金属接触。基部可以为对置面面积的30～99.8％，可以为70～98％，也可以为80～98％。如果对置面上的突起部面积(突起部与对置面的接触部的面积。突起部为多个时，是它们的总面积)为对置面面积的0.2％以上，则隔板容易由突起部支持，对置面与隔板之间的间隔容易变得恒定。另外，开放区域可以为基部面积的85～100％，可以为90～100％，也可以为95～100％。作为突起部的从对置面的法线方向观察的形状，可列举例如线形和点形。点形是例如多边形、圆形(包括椭圆形)等。线形可以是直线、曲线，也可以是直线与曲线的组合。当突起部的上述形状为线形时，其起点与终点可以不一致。在析出的锂金属与隔板的接触性容易提高方面，突起部的形状可以是点形，也可以是圆形。另外，突起部的沿着对置面的法线方向的截面形状，可以是向对置面变大的锥形。由此，在基部的突起部周围析出的锂金属变得更容易与隔板接触。从抑制隔板损伤的观点出发，上述锥形可以具备平坦的顶部、和间隔从顶部朝向对置面变大的2个侧部。该情况下，如果进行使顶部边缘变圆的加工(倒角加工)，则更容易抑制突起部造成的隔板损伤。两侧部可以在顶部附近急剧倾斜，而在对置面附近以朝向突起部外侧变宽的形状缓缓弯曲。当突起部的上述截面为具备平坦顶部和2个侧部的锥形的情况下，顶部直径可以为70μm以上。由此，可更加抑制突起部造成的隔板损伤。顶部直径是上述截面的顶部的最小直径。当上述截面中顶部倾斜的情况下，从接近对置面一方的顶部一端，朝向相对的侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池，具备：正极，其包含含锂的正极活性物质；负极，其包含负极集电体，所述负极集电体具有在充电状态下有锂金属析出的表面；隔板，其配置在所述正极与所述负极之间；以及非水电解液，其充满所述正极与所述负极之间且具有锂传导性，所述负极集电体包含从所述表面向所述隔板突出的多个突起部，在所述负极集电体的所述表面之中的预定线上不存在突起部，所述预定线从第1端部穿过在所述多个突起部之间展开的区域，到达与所述第1端部相对的第2端部。

【技术特征摘要】
2017.05.18 JP 2017-0992601.一种锂二次电池，具备：正极，其包含含锂的正极活性物质；负极，其包含负极集电体，所述负极集电体具有在充电状态下有锂金属析出的表面；隔板，其配置在所述正极与所述负极之间；以及非水电解液，其充满所述正极与所述负极之间且具有锂传导性，所述负极集电体包含从所述表面向所述隔板突出的多个突起部，在所述负极集电体的所述表面之中的预定线上不存在突起部，所述预定线从第1端部穿过在所述多个突起部之间展开的区域，到达与所述第1端部相对的第2端部。2.根据权利要求1所述的锂二次电池，所述多个突起部与所述隔板接触，在所述充电状态下，所述锂金属在所述隔板与所述负极集电体的所述区域之间的空间析出。3.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，所述负极允许所述非水电解液沿着所述预定线在所述隔板与所述负极集电体的所述表面之间流通。4.根据权利要求1所述的锂二次电池，从与所述负极集电体的所述表面垂直的方向观察时，所述多个突起部各自呈条形。5.根据权利要求4所述的锂二次电池，所述多个突起部之中相邻的2个之间的间隔距离的最小值，比所述多个突起部各自的所述条形的短边方向的宽度大。6.根据权利要求4或5所述的锂二次电池，所述预定线相对于所述条形的长边方向平行。7.根据权利要求4所述的锂二次电池，所述多个突起部各自在相对于所述条形的长边方向垂直的截面上呈锥形。8.根据权利要求4所述的锂二次电池，从与所述负极集电体的所述表面垂直的方向观察时，所述多个突起部呈条纹状排列。9.根据权利要求4所述的锂二次电池，从与所述负极集电体的所述表面垂直的方向观察时，所述多个突起部呈二维地排列。10.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，所述多个突起部之中相邻的2个之间的间隔距离的最小值，比从与所述负极集电体的所述表面垂直的方向观察时的所述多个突起部各...

【专利技术属性】
技术研发人员：松井彻，坂本纯一，浅野和子，蚊野聪，名仓健祐，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP