锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子二次电池，其具备正极、负极、电解液及隔板，所述负极具备由包含负极活性物质、粒子状粘合剂及水溶性聚合物的组合物形成的负极活性物质层，所述负极活性物质的比表面积为2m2/g～15m2/g，所述水溶性聚合物为含有烯属不饱和羧酸单体单元及含氟(甲基)丙烯酸酯单体单元的共聚物，所述电解液的溶剂含有碳酸亚丙酯50体积％～80体积％及碳酸亚乙烯酯0.05体积％～1体积％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池
本专利技术涉及锂离子二次电池。
技术介绍
通常，锂离子二次电池具备正极、负极、电解液及隔板。电解液有时会因锂离子二次电池的充放电而分解，对锂离子二次电池的性能产生影响。因此，一直以来，以提高锂离子二次电池的各种性能为目的而进行了针对电解液的研究(参照专利文献1～3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-066062号公报专利文献2：日本特开2009-076433号公报专利文献3：日本特开2011-124039号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题如果锂离子二次电池的负极活性物质的比表面积大，则能够授受电荷的空间变大，因此存在电阻减小、输出特性提高的倾向。但是，在输出特性高的锂离子二次电池中，通常因电解液的溶剂分解所致的气体的产生量多。如果产生气体，则可能会因该气体的存在而导致负极活性物质受到破坏、或在存在气体气泡的部位无法发生负极活性物质与溶剂之间的离子交换，导致锂离子二次电池的容量降低。因此，大量产生气体的锂离子二次电池有容量伴随充放电而大幅减少的倾向。另外，在例如使用石墨等碳质活性物质的负极活性物质中，在进行对负极活性物质的插层反应时，有时石墨层彼此之间的结合被破坏、导电路径被切断。在输出特性高的锂离子二次电池中，由于所述的导电路径的切断进展迅速，因此，存在由此而发生容量伴随充放电大幅减少的倾向。如上所述，如果容量伴随充放电的减少大，则循环特性降低。因此，就锂离子电池而言，通常，输出特性高则循环特性低，反之，循环特性高则输出特性低。即，在锂离子二次电池中，难以同时提高输出特性和循环特性。为此，作为用于同时提高输出特性和循环特性的方法，已针对电解液的设计进行了研究。例如，已知如果使电解液的溶剂中含有碳酸亚乙烯酯(VC)，则锂离子二次电池的循环特性提高。推测这是因为通过使用碳酸亚乙烯酯，电解液的溶剂的分解受到抑制。例如，已针对将组合碳酸亚乙烯酯和碳酸亚丙酯(PC)等碳酸亚乙烯酯以外的溶剂而成的混合溶剂用于锂离子二次电池的技术进行了研究。另一方面，碳酸亚丙酯在低温下的粘度小，与例如碳酸亚乙酯等溶剂相比，不易发生在低温下的析出。因此，对于将碳酸亚丙酯用于电解液的溶剂的锂离子二次电池而言，可期待低温下输出特性(低温特性)的提高。但是，如果如上所述地使用组合碳酸亚丙酯和碳酸亚乙烯酯而成的混合溶剂，则锂离子二次电池的低温特性低。推测这是因为如果增多碳酸亚乙烯酯的量至可实现循环特性提高的程度，则碳酸亚乙烯酯所致的电解液粘度的上升效果在低温下变大，电解液的粘度变高，因此，低温特性降低。因此，在现有的锂离子二次电池中，低温特性高则循环特性变低，反之，循环特性高则低温特性变低。因此，期望开发一种低温特性和循环特性两者均优异的锂离子二次电池。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，目的在于提供一种低温特性及循环特性两者均优异的锂离子二次电池。解决问题的方法本专利技术者鉴于上述课题进行了深入研究，结果发现，在负极具备由含有负极活性物质、粒子状粘合剂及水溶性聚合物的组合物形成的负极活性物质层的情况下，通过使用具有给定范围的比表面积的物质作为负极活性物质、使用含有烯属不饱和羧酸单体单元及含氟(甲基)丙烯酸酯单体单元的共聚物作为水溶性聚合物、并使用将碳酸亚丙酯及碳酸亚乙烯酯以给定的体积比组合而成的溶剂作为电解液的溶剂，可实现低温特性及循环特性两者均优异的锂离子二次电池，进而完成了本专利技术。即，本专利技术如下所述。[1]一种锂离子二次电池，其具备正极、负极、电解液及隔板，其中，所述负极具备由含有负极活性物质、粒子状粘合剂及水溶性聚合物的组合物形成的负极活性物质层，所述负极活性物质的比表面积为2m2/g～15m2/g，所述水溶性聚合物为含有烯属不饱和羧酸单体单元及含氟(甲基)丙烯酸酯单体单元的共聚物，所述电解液的溶剂含有碳酸亚丙酯50体积％～80体积％及碳酸亚乙烯酯0.05体积％～1体积％。[2]如[1]所述的锂离子二次电池，其中，所述负极活性物质为碳质活性物质及Si化合物中的一者或两者。[3]如[1]或[2]所述的锂离子二次电池，其中，所述粒子状粘合剂包含含有脂肪族共轭二烯单体单元及烯属不饱和羧酸单体单元的共聚物。[4]如[1]～[3]中任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述水溶性聚合物中的烯属不饱和羧酸单体单元的含有比例为20重量％～50重量％。[5]如[1]～[4]中任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述水溶性聚合物中的含氟(甲基)丙烯酸酯单体单元的含有比例为1重量％～30重量％。[6]如[1]～[5]中任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述粒子状粘合剂及所述水溶性聚合物的重量比为水溶性聚合物/粒子状粘合剂＝0.5/99.5～40/60。[7]如[1]～[6]中任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述水溶性聚合物含有交联性单体单元，且其含有比例为0.1重量％以上且2重量％以下。[8]如[1]～[7]中任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述水溶性聚合物含有所述含氟(甲基)丙烯酸酯单体以外的(甲基)丙烯酸酯单体单元，且其含有比例为30重量％以上且70重量％以下。[9]如[1]～[8]中任一项所述的锂离子二次电池，其中，所述粒子状粘合剂的量相对于负极活性物质100重量份为0.1重量份以上且10重量份以下。[10]如[3]所述的锂离子二次电池，其中，所述粒子状粘合剂中的所述脂肪族共轭二烯单体单元的含有比例为20重量％以上且60重量％以下，所述烯属不饱和羧酸单体单元的含有比例为0.1重量％以上且15重量％以下。专利技术的效果根据本专利技术，可以实现低温特性及循环特性两者均优异的锂离子二次电池。具体实施方式下面，示出实施方式及例示物对本专利技术详细地进行说明。但是，本专利技术并不限定于以下说明的实施方式及例示物，可以在不脱嵌本专利技术的权利要求书及其同等范围的范围内任意地变更来实施。在以下的说明中，所述(甲基)丙烯酸包含丙烯酸及甲基丙烯酸。另外，所述(甲基)丙烯酸酯包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。此外，所述某物质为水溶性是指，在25℃将该物质0.5g溶解于100g的水中时，不溶成分低于0.5重量％。另一方面，所述某物质为非水溶性是指，在25℃将该物质0.5g溶解于100g的水中时，不溶成分为90重量％以上。[1.概要]本专利技术的锂离子二次电池具备正极、负极、电解液及隔板。负极具备负极活性物质层，所述负极活性物质层由含有负极活性物质、粒子状粘合剂及水溶性聚合物的组合物形成。另外，负极活性物质的比表面积为2m2/g～15m2/g。此外，水溶性聚合物为含有烯属不饱和羧酸单体单元及含氟(甲基)丙烯酸酯单体单元的共聚物。另外，电解液的溶剂含有碳酸亚丙酯50体积％～80体积％及碳酸亚乙烯酯0.05体积％～1体积％。根据这样的构成，本专利技术的锂离子二次电池的低温特性及循环特性这两者均优异。并且，本专利技术的锂离子二次电池通常高温保存特性优异，且通常可抑制由充放电引起的电池单元的膨胀。可获得这样优异的优点的原因尚未明确，但根据本专利技术人的研究，可推测其取决于如下所述的理由。i.低温特性碳酸亚丙酯为低温下的粘度低的溶剂。本专利技术的锂离子二次电池由于大量含有碳酸亚丙酯作为电解液的溶剂，因此可以降低低温下的电解液的粘度。由此，在溶剂中不易产生电解液的溶剂成分的析出，因而可以降低内阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂二次电池，其具备正极、负极、电解液及隔板，所述负极具备负极活性物质层，所述负极活性物质层由包含负极活性物质、粒子状粘合剂及水溶性聚合物的组合物形成，所述负极活性物质的比表面积为2m2/g～15m2/g，所述水溶性聚合物为含有烯属不饱和羧酸单体单元及含氟(甲基)丙烯酸酯单体单元的共聚物，所述电解液的溶剂含有碳酸亚丙酯50体积％～80体积％及碳酸亚乙烯酯0.05体积％～1体积％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.25 JP 2012-1199471.一种锂离子二次电池，其具备正极、负极、电解液及隔板，所述负极具备负极活性物质层，所述负极活性物质层由包含负极活性物质、粒子状粘合剂及水溶性聚合物的组合物形成，所述负极活性物质的比表面积为2m2/g～15m2/g，所述粒子状粘合剂包含含有脂肪族共轭二烯单体单元及烯属不饱和羧酸单体单元的共聚物，所述水溶性聚合物为含有烯属不饱和羧酸单体单元及含氟(甲基)丙烯酸酯单体单元的共聚物，所述电解液的溶剂含有碳酸亚丙酯50体积％～80体积％及碳酸亚乙烯酯0.05体积％～1体积％。2.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述负极活性物质为碳质活性物质及Si化合物中的一者或两者。3.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述水溶性聚合物中的烯属不饱和羧酸单体单元的含有比例为20重量％～50重量％。4.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述水溶性...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木智一，
申请(专利权)人：日本瑞翁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP