锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术涉及锂二次电池。在负极采用Si合金的锂离子二次电池中，增加涂布量而提高初期容量并且改善容量保持率。在具有：含正极活性物质的正极；将含负极活性物质、导电助材及粘合剂的负极活性物质混合材料涂布于负极集电体表面得到的负极；在上述正极与上述负极之间配置的隔膜；以及电解质的锂离子二次电池中，负极活性物质含有石墨与Si合金，在将石墨与Si合金的质量比设为x、将上述负极活性物质混合材料的涂布量设为y(mg/cm2)时，满足0.43≦x≦9.0、且8≦y＜18。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及裡离子二次电池。
技术介绍
近年来，作为具有高能量密度的二次电池，特别是裡离子二次电池受到关注，其研 究、开发及商品化得到快速推进。现在，面向手机及笔记本电脑等小型民用裡离子二次电池 得到广泛普及。另外，因地球变暖、燃料枯竭、不要核电站等问题，作为家庭用、产业用、车载 用等的蓄电池，也要求比目前更高容量的大型二次电池。 目前，作为裡离子二次电池的高容量化对策，已知负极材料采用娃（Si)或含Si的 化合物，或增加电极涂布量的方法。然而，由于Si,其粉体电阻比石墨高2位数，倍率特性存 在问题。另外，由于循环寿命存在问题，故未进行增加电极涂布量的探讨。 专利文献1中记载了使用一种裡二次电池用负极材料，该负极材料为了增大裡二 次电池的初期充放电容量，并且提高充放电循环特性，因此在含石墨粒子、Si微粒子及非晶 质碳（A)的复合粒子的表面，配置含有选自石墨或炭黑的至少一种W上的碳质物质粒子， 同时，该碳质物质粒子由非晶质碳度）被覆。通过上述构成，使缓和充放电时的Si微粒子 的体积变化、维持活性物质的电接触、改善充放电循环特性成为可能。 现有技术文献 [000引专利文献 专利文献1特开2008 - 277232号公报
技术实现思路
[000引专利技术要解决的课题 然而，为了进一步高容量化，必需更加提高Si的混合比例，且增加涂布量。另外， 当Si的混合量、涂布量增多时，可达到高容量化，但容量保持率降低。 本专利技术的目的是提供一种裡离子二次电池，其负极采用Si合金，初期容量得到提 高且容量保持率得到改善。 用于解决课题的手段 本专利技术的裡离子二次电池，其特征在于，具有：含正极活性物质的正极；将含负极 活性物质、导电助材及粘合剂的负极活性物质混合材料涂布于负极集电体表面得到的负 极；在正极与负极之间配置的隔膜；W及电解质；负极活性物质含石墨及Si合金，在将石 墨与Si合金的质量比设为X，将负极活性物质混合材料的涂布量设为y(mg/cm2)时，满足 0. 43 兰X兰 9. 0、且8兰y< 18。[001引专利技术效果 按照本专利技术，在负极采用Si合金的裡离子二次电池中，能够增加涂布量、提高初 期容量且改善容量保持率。【附图说明】 图1为表示一实施方案的裡离子二次电池的模拟截面图。 图2为表不负极容量相对Si合金与石墨的质量比的图。 图3为表示涂布量、其容量保持率、负极容量相对石墨与Si合金的质量比的图。 [001引符号的说明[001引 1:正极板、2:负极板、4 :电池罐、9 :电池盖、20:圆筒型裡离子二次电池。【具体实施方式】 本专利技术人悉屯、探讨的结果发现，负极采用Si合金时，使Si合金与石墨的质量比、 W及负极活性物质混合材料的涂布量在适当的范围是有效的。 负极活性物质中的石墨粒子与Si合金粒子，W质量比计为30 :70~90 :10的范 围。目P，石墨的质量用Si合金的质量除而得到的值（石墨质量/Si合金质量）为0. 43~ 9. 0的范围（W下称该值为石墨与Si合金的质量比X)。另外，对于负极中负极活性物质混 合材料的涂布量，在使正极的容量与负极容量达到相等的同时，其涂布量y(mg/cm2)为8~ 18mg/cm2。其结果使得初期容量提高并且容量保持率得到改善成为可能。[002引特别是X与y的关系，当y兰一4. 29x^1+17. 98时，达到高倍率特性，是优选的。 另外，当负极活性物质混合材料的涂布量y调整达到y^1.Ilx巧.5时，能达到更高容量， 是优选的。 (裡离子二次电池的构成） W下参照图1，对裡离子二次电池的一实施方案进行说明。裡离子二次电池20具有：正极板1(正极）及负极板2(负极）介由隔膜3进行卷 绕而得到的电极组GW及实施过锻儀的钢制有底圆筒状的电池罐4。电极组G收容在电池 罐4内。 在电极组G的上侧，在卷绕中屯、的大致延长线上，配置侣制的正极集电引线部7， 用于把来自正极板1的电位进行集电。将正极集电引线部7与从正极板1导出的正极集电 引线片5的端部W超声波接合。在正极集电引线部7的上方，配置作为正极外部端子的圆 盘状电池盖9。 电池盖9为钢制的圆盘状，由中央部向上方突出的端子板，W及侣制的圆环状的 中央部形成有排气用开口的平板构成。在端子板的突出部与平板之间，配置圆环状的正极 端子部11。正极端子部11的上面及下面分别与端子板的下面及平板的上面接触。正极端 子部11的内径，W比平板上形成的开口的内径大的方式形成。在平板的开口上侧，配置电 池内压上升时开裂的防燥阀10,W把开口堵塞住。防燥阀10的边缘部，由正极端子部11的 内缘部下面与平板夹住。端子板的边缘部与平板的边缘部被固定。平板的下面即电池盖9 的底面（电极组G侧的面），与正极集电引线部7的上面W电阻焊接而接合。 另一方面，在电极组G的下侧配置用于把来自负极板2的电位进行集电的儀制负 极集电引线部8。将负极集电引线部8与从负极板2导出的负极集电引线片6的端部进行 超声波接合。负极集电引线部8与兼作负极外部端子的电池罐4的内底部W电阻焊接而接 厶 1=1O 另外，在电池罐4内注入非水电解液。对于非水电解液，本例中使用在碳酸亚乙醋 巧c)与碳酸甲乙醋（EMC)的体积比为I:2的混合有机溶剂中溶解六氣憐酸裡化iPFe)W达 至IJ1摩尔/升的浓度的溶液。在电池罐4的上部，电池盖9通过垫圈12进行馴接固定。由 此，裡离子二次电池20的内部被密封。 收容在电池罐4内的电极组G中，正极板1与负极板2,例如介由聚乙締制等的微 多孔性隔膜3,W正极板1、负极板2互相不接触的方式卷绕。正极集电引线片5与负极集 电引线片6分别配置在电极组G的互为对侧的两端面上。对电极组G的全部外周面实施绝 缘被覆，用于防止与电池罐4的电接触。 正极板1中，在与正极集电体的两面上大致均等地涂布含正极活性物质的正极混 合材料。裡离子二次电池的正极活性物质可W使用目前使用的各种裡过渡金属复合氧化 物。例如，可W用1种或其W上的过渡金属置换儀酸裡、钻酸裡、儘酸裡等正极活性物质的 Ni、Co、Mn等一部分来使用。 正极活性物质混合材料，除正极活性物质W外，采用导电材料及粘合剂（粘接材 料）。作为导电材料可W适当采用石墨等碳材料，作为粘合剂可W适当采用聚偏二氣乙締 (下面简称PVD巧等目前使用的材料。 例如，作为正极集电体，采用厚度20ym的侣锥，作为正极活性物质，采用含裡的 过渡金属复合氧化物LiNii/3C〇i/3Mni/3〇2,把正极活性物质、石墨及PVDF的配合比例调整为 90 :5 :5重量比的正极混合材料涂布在两面，制作正极。 另一方面，负极板2中，在负极集电体的两面上大致均等地涂布含负极活性物质 的负极混合材料。为了形成混合材料的涂布层，制作除作为负极活性物质的Si合金粒子及 天然石墨粒子外，还将粘合剂与导电助剂分散于溶剂中的负极活性物质混合材料，将其涂 布在负极集电体的表面上。作为粘合剂，可W使用聚酷胺酷亚胺、聚酷亚胺或聚酷胺等，或 含运些化合物1种W上的粘合剂。 作为负极活性物质，采用天然石墨及Si合金的混合物。石墨可适当选择优选的石 墨，天然石墨廉价，是优选的。 Si合金，通常具有多相混合存在的细微结构。换言之，Si合金是娃元素（本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂离子二次电池，该电池具有：含有正极活性物质的正极；将含有负极活性物质、导电助材及粘合剂的负极活性物质混合材料涂布于负极集电体的表面得到的负极；在上述正极与上述负极之间配置的隔膜；以及电解质；其特征在于，上述负极活性物质含有石墨与Si合金；在将上述石墨与上述Si合金的质量比设为x、将上述负极活性物质混合材料的涂布量设为y（mg/cm2）时，满足0.43≦x≦9.0、且8≦y＜18。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：关荣二，木村尚贵，S·申，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP