正极、锂离子二次电池、以及正极的制造方法技术

技术编号:22171872 阅读:35 留言:0更新日期:2019-09-21 12:43
本公开提供正极、锂离子二次电池、以及正极的制造方法。正极至少包含正极集电体和正极活性物质层。正极活性物质层形成在正极集电体的表面。正极集电体包含铝箔和多孔质被膜。多孔质被膜被覆铝箔的表面。多孔质被膜至少包含氧化铝。多孔质被膜的厚度为10nm以上且800nm以下。多孔质被膜的动态硬度为5以上且200以下。

Manufacturing methods of cathode, lithium-ion secondary battery and cathode

【技术实现步骤摘要】
正极、锂离子二次电池、以及正极的制造方法
本公开涉及正极、锂离子二次电池、以及正极的制造方法。
技术介绍
日本特开2003-157852号公报公开了通过将铝(Al)箔在水中加热,在Al箔的表面形成被膜。
技术实现思路
在由于来自电池外部的冲击等(以下也称为“外部输入”)而发生短路的情况下,如果低电阻的Al箔(正极集电体)与负极(对电极)直接接触,则短路电流会增大。由此会使放热增大。“由外部输入导致的短路”例如可通过穿刺试验等进行模拟。以下将“由外部输入导致的短路”简称为“短路”。通过在Al箔的表面形成高电阻的被膜,可期待短路时的放热减小。这是由于通过高电阻的被膜可抑制Al箔与负极的直接接触。日本特开2003-157852号公报中,通过水中的加热处理,在Al箔的表面形成被膜。该处理也被称为“勃姆石处理”。通常通过勃姆石处理而形成的被膜有较硬的倾向。一般而言,电极(正极)在其制造过程中被压缩。硬的被膜在电极的压缩时会被破坏。由于被膜的破坏会导致短路时的放热增大。本公开的目的是在由于来自电池外部的冲击等而发生短路的情况下抑制放热。以下,对本公开的技术构成和作用效果进行说明。但本公开的作用机制包括推定。不应根据作用机制的正确与否来限定权利要求的范围。〔1〕本公开的正极是锂离子二次电池用的正极。正极至少包含正极集电体和正极活性物质层。正极活性物质层形成在正极集电体的表面。正极集电体包含铝箔和多孔质被膜。多孔质被膜被覆铝箔的表面。多孔质被膜至少包含氧化铝。多孔质被膜的厚度为10nm以上且800nm以下。多孔质被膜的动态硬度为5以上且200以下。本公开的多孔质被膜包含氧化铝。即、多孔质被膜是陶瓷膜。陶瓷膜具有高电阻。在短路时,多孔质被膜可抑制Al箔与负极的直接接触。动态硬度是表示多孔质被膜的硬度的指标。动态硬度越小,多孔质被膜越软。通常通过勃姆石处理而形成的被膜的动态硬度超过200。本公开的多孔质被膜的动态硬度为200以下。即、本公开的多孔质被膜比通常通过勃姆石处理而形成的被膜软。因此,本公开的多孔质被膜在电极的压缩时不会被破坏,能够持续被覆Al箔的表面。因此,根据本公开的正极,可抑制短路时的放热。动态硬度为5以上。这是由于难以形成具有动态硬度小于5的多孔质被膜。另外,多孔质被膜的厚度为10nm以上且800nm以下。如果厚度小于10nm,则放热抑制效果有可能小。如果厚度超过800nm,则电池电阻有可能增加到无法忽视的程度。〔2〕多孔质被膜的动态硬度可以为铝箔的动态硬度以下。在外部输入时,由于异物贯穿正极,导致对正极施加冲击。该冲击会使正极变形。通过使多孔质被膜比Al箔软,在正极的变形时,多孔质被膜容易跟随Al箔。由此可期待Al箔的露出得到抑制。〔3〕本公开的正极可以还包含导电材料。导电材料可以配置在正极活性物质层内和多孔质被膜的气孔内。在电池的通常使用时,需求在Al箔与正极活性物质层之间产生电子传导。通过导电材料配置在正极活性物质层内和多孔质被膜的气孔内,可期待在电池的通常使用时,在Al箔与正极活性物质层之间产生期望的电子传导。〔4〕多孔质被膜可以具有500nm以下的厚度。由此可期待电池电阻的降低。〔5〕本公开的锂离子二次电池至少包含负极和上述〔1〕~〔4〕的任一项所述的正极。本公开的锂离子二次电池,可期待短路时的放热小。这是由于在短路时,多孔质被膜抑制Al箔与负极的直接接触。〔6〕本公开的正极的制造方法,是制造锂离子二次电池用的正极的方法。本公开的正极的制造方法至少包括以下的(a)~(d)。(a)准备铝箔。(b)通过使铝箔与过热水蒸气接触而在铝箔的表面形成多孔质被膜,由此形成正极集电体。(c)在正极集电体的表面形成正极活性物质层。(d)将正极集电体和正极活性物质层压缩在一起。多孔质被膜至少包含氧化铝。压缩后的多孔质被膜的厚度为10nm以上且800nm以下。压缩后的多孔质被膜的动态硬度为5以上且200以下。根据本公开的正极的制造方法,可制造上述〔1〕记载的正极。在本公开的正极的制造方法中使用过热水蒸气。本说明书的“过热水蒸气”表示被加热至超过100℃的温度的水蒸气。在通过过热水蒸气进行的水热反应中,与热水和100℃的水蒸气相比,反应更快地进行。因此容易在多孔质被膜内形成孔径大的气孔。由于气孔的孔径大,多孔质被膜变得柔软。即、多孔质被膜的动态硬度可以为200以下。〔7〕本公开的正极的制造方法中,正极活性物质层可以被形成为包含导电材料。可以通过将正极集电体和正极活性物质层压缩在一起,使导电材料的一部分配置在多孔质被膜的气孔内。根据该制造方法,可制造上述〔3〕记载的正极。本公开的上述和其它目的、特征、方面和优点,可根据关联附图而理解的与本公开相关的以下详细说明来明确。附图说明图1是表示本实施方式的正极的结构的一例的概略图。图2是表示本实施方式的正极的结构的一例的截面概念图。图3是用于说明动态硬度的测定方法的图表。图4是表示本实施方式的正极的制造方法的概略的流程图。图5是表示本实施方式的锂离子二次电池的结构的一例的概略图。图6是表示本实施方式的电极组的结构的一例的概略图。图7是表示本实施方式的负极的结构的一例的概略图。图8是表示穿刺试验时的到达温度和电池电阻与多孔质被膜的动态硬度之间的关系的图表。图9是表示穿刺试验时的到达温度和电池电阻与多孔质被膜的厚度之间的关系的图表。具体实施方式以下,对本公开的实施方式(本说明书中也记为“本实施方式”)进行说明。但以下的说明并不限定权利要求的范围。<正极>图1是表示本实施方式的正极的结构的一例的概略图。正极100是锂离子二次电池用正极。锂离子二次电池的详细情况会在后面进行描述。正极100为片状。正极100至少包含正极集电体110和正极活性物质层120。正极活性物质层120形成在正极集电体110的表面。正极活性物质层120也可以形成在正极集电体110的正反两面。在图1的x轴方向上,正极集电体110从正极活性物质层120突出的部分可利用于与正极端子901(后述)的连接。<正极集电体>图2是表示本实施方式的正极的结构的一例的截面概念图。正极集电体110包含Al箔111和多孔质被膜112。多孔质被膜112被覆Al箔111的表面。多孔质被膜112优选实质被覆Al箔111的整个表面。但只要能够抑制短路时的放热,也可以在Al箔111的表面中包含没有被多孔质被膜112覆盖的区域。《铝箔》本实施方式的Al箔111可以是纯Al箔。本实施方式的Al箔111可以是Al合金箔。Al箔111例如可以包含99质量%以上的Al。Al箔111可以包含添加元素。添加元素例如可以是硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、锌(Zn)、钛(Ti)等。Al箔111例如可以微量包含在制造时不可避免地混入的杂质元素。例如由“JISH4160:铝和铝合金箔”规定的合金编号“1085”、“1070”、“1050”、“1N30”、“1100”、“3003”、“3004”、“8021”、“8079”等可作为Al箔111使用。Al箔111的厚度例如可以为5μm以上且50μm以下。Al箔111的厚度例如也可以为10μm以上且20μm以下。《多孔质被膜》多孔质被膜112被覆Al箔111的表面。在短路时,多孔质被膜11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极,是锂离子二次电池用的正极,至少包含正极集电体和正极活性物质层,所述正极活性物质层形成在所述正极集电体的表面,所述正极集电体包含铝箔和多孔质被膜,所述多孔质被膜被覆所述铝箔的表面,所述多孔质被膜至少包含氧化铝,所述多孔质被膜的厚度为10nm以上且800nm以下,所述多孔质被膜的动态硬度为5以上且200以下。

【技术特征摘要】
2018.03.12 JP 2018-0442151.一种正极,是锂离子二次电池用的正极,至少包含正极集电体和正极活性物质层,所述正极活性物质层形成在所述正极集电体的表面,所述正极集电体包含铝箔和多孔质被膜,所述多孔质被膜被覆所述铝箔的表面,所述多孔质被膜至少包含氧化铝,所述多孔质被膜的厚度为10nm以上且800nm以下,所述多孔质被膜的动态硬度为5以上且200以下。2.根据权利要求1所述的正极,所述多孔质被膜的动态硬度为所述铝箔的动态硬度以下。3.根据权利要求1或2所述的正极,还包含导电材料,所述导电材料配置在所述正极活性物质层内和所述多孔质被膜的气孔内。4.根据权利要求1~3的任一项所述的正极,所述多孔质被膜的厚度为5...

【专利技术属性】
技术研发人员:部田浩司浅利太久哉落合章浩福本友祐和田直之
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

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