非水电解质二次电池的生产方法技术

非水电解质二次电池的生产方法包括：磷酸锂分散体生产步骤(步骤S1)：通过不加入正极活性材料(11)而将磷酸锂(14)分散于溶剂(16)中而生产磷酸锂分散体(40)；正极混合物糊生产步骤(步骤S2)：通过将磷酸锂分散体(40)与包含正极活性材料(11)的正极材料混合而生产正极混合物糊(10)；和通过将正极混合物糊(10)施加于集电器元件(151)的表面上并将正极混合物糊(151)干燥而生产正极(155)的步骤(步骤S3)，其中正极包含在集电器元件(151)表面上的正极混合物层(152)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
已知包含正极活性材料(例如具有尖晶石结构的锂镍锰氧化物)的非水电解质二次电池，所述正极活性材料具有基于金属锂为4.35V或更大的操作上限电位(operat1nupper limit potential)。在非水电解质二次电池中，当正极活性材料的电位(等同于正极的电位)通过进行初始充电等而达到4.35V或更大时，非水电解质中的溶剂通过在正极活性材料表面上氧化而分解，使得由此产生的氢离子与非水电解质中的氟离子反应，这可能产生氢氟酸(HF)。由于氢氟酸的作用，正极活性材料中的过渡金属被洗脱，这可能降低电池性能。就这点而言，日本专利申请公开N0.2014-103098 (JP 2014-103098 A)描述了一种技术，其中磷酸锂包含在正极混合物层中，使得如上所述产生的氢氟酸与磷酸锂(Li3PO4)反应，使得氢氟酸还原，由此降低正极活性材料中过渡金属的洗提。更具体而言，在JP2014-103098 A中，将正极活性材料、导电材料、粘合剂、磷酸锂和溶剂捏合(搅拌)以生产正极混合物糊。然后将因此生产的正极混合物糊施加于电力采集元件(power collect1nmember)上，然后干燥，以生产包含含有磷酸锂的正极混合物层的正极。然而，在JP 2014-103098 A所述生产方法中，不能得到磷酸锂在正极混合物层中的良好分散度。更具体而言，当生产正极混合物糊时，例如磷酸锂附聚(或者不能将附聚磷酸锂压碎)，这降低磷酸锂在正极混合物糊中的分散性，由此导致磷酸锂在正极混合物层中的分散度可能降低。应当指出，如果提高正极混合物糊的捏合(搅拌)能以提高磷酸锂的分散性，则正极活性材料损坏。为此，不能使用提高捏合(搅拌)能的任何方法，因为该方法提高磷酸锂的分散性。如果磷酸锂在正极混合物层中的分散度不是好的(磷酸锂一定程度上不均匀地分散于正极混合物层中)，则磷酸锂不能适当地与分散于整个正极混合物层中的许多正极活性材料表面上产生的氢氟酸反应，这可能不能适当地防止正极活性材料中过渡金属的洗提。
技术实现思路
本专利技术提供可实现磷酸锂在正极混合物层中的良好分散度(良好扩散度)的。本专利技术一方面涉及，所述生产方法包括:磷酸锂分散体生产步骤:通过不加入正极活性材料而将磷酸锂分散在溶剂中而生产磷酸锂分散体；正极混合物糊生产步骤:通过将磷酸锂分散体与包含正极活性材料的正极材料混合而生产正极混合物糊，其中正极活性材料具有基于金属锂为4.35V或更大的操作上限电位；通过将正极混合物糊施加于集电器元件的表面上并将正极混合物糊干燥而生产正极的步骤，其中正极包含在集电器元件表面上的正极混合物层；通过将正极、负极和非水电解质容纳在电池外壳中而组装非水电解质二次电池的步骤，其中非水电解质包含具有氟元素的化合物；和对非水电解质二次电池进行初始充电的步骤。因而，在生产方法中，为生产正极混合物糊，在磷酸锂分散体生产步骤中首先通过不加入正极活性材料而将磷酸锂分散(进行分散步骤)于溶剂中而生产磷酸锂分散体。因此，通过进行将磷酸锂分散于不包含正极活性材料的溶剂中的方法，在分散过程中不发生正极活性材料的裂化(不存在发生正极活性材料裂化的可能性)。因此，在磷酸锂分散体生产步骤中，可一定程度地提高分散方法的能力使得可实现磷酸锂的良好分散度。换言之，可提高磷酸锂在溶剂中的分散度而不导致正极活性材料的裂化。因此，在磷酸锂分散体生产步骤中，可生产具有良好磷酸锂分散度的磷酸锂分散体。其后，在正极混合物糊生产步骤中，将具有良好磷酸锂分散度的磷酸锂分散体与包含正极活性材料的正极材料混合，使得可生产具有良好磷酸锂分散度的正极混合物糊。因此，可在通过将正极混合物糊干燥而形成的正极混合物层中实现良好的磷酸锂分散度。因此，在对非水电解质二次电池进行初始充电的步骤中，“当正极活性材料的电位(等同于正极的电位)达到4.35V或更大使得非水电解质中的溶剂通过在正极活性材料表面上氧化而分解并且由此产生的氢离子与非水电解质中的氟离子反应以产生氢氟酸(HF)时”，因此产生的氢氟酸与磷酸锂反应的可能性提高，由此使得可有效地降低因此产生的氢氟酸。因此，可降低正极活性材料中的过渡金属由于氢氟酸的作用而洗提。应当指出在因此产生的氢氟酸不能与正极活性材料表面上的磷酸锂反应的情况下，氢氟酸迀移至负极并产生氢气。另外，由于氢氟酸与正极活性材料表面上的磷酸锂之间的反应，在正极活性材料的表面上形成保护涂层(其大概是其中具有元素氟的化合物与具有元素磷的化合物混合的涂层)。在以上生产方法中，可得到正极混合物层的磷酸锂的良好分散度(分散程度)，使得保护涂层容易在正极混合物层中的各个正极活性材料的表面上形成。由于形成保护性表面膜，在电池随后充电直至正极活性材料的电位(等同于正极的电位)达到4.35V或更大的情况下，可抑制非水电解质的溶剂通过在正极活性材料表面上氧化而分解。另外，“具有基于金属锂为4.35V或更大的操作上限电位的正极活性材料”表示其中正极活性材料的氧化-还原电位(操作电位)在通过以上生产方法生产的非水电解质二次电池的SOC(充电状态)为0-100%的范围内为4.35V(相对于Li/Li+)或更大的正极活性材料。包含正极活性材料的非水电解质二次电池具有其中正极的电位(等同于正极活性材料的电位)在SOC为0-100%的范围内达到4.35V(相对于Li/Li+)或更大的区域。例如，作为正极活性材料，可使用具有尖晶石结构的锂镍锰氧化物。另外，也可使用具有LiMnP04、LiNiPO4S LiCoPOd^橄榄石结构的锂过渡金属磷酸盐化合物。应当指出LiMnPO4的锂过渡金属磷酸盐化合物为其中基本组成由LiMnPO 4表示的化合物，且包括其中一部分Mn (少于50%)被其它过渡金属代替的化合物以及LiMnP04。另外，LiNiPO4的锂过渡金属磷酸盐化合物为其中基本组成由LiNiPO4表示的化合物，且包括其中一部分Ni (少于50%)被其它过渡金属代替的化合物以及LiNiP04。另外，LiCoPO4的锂过渡金属磷酸盐化合物为其中基本组成由LiCoPO4表示的化合物，且包括其中一部分Co (少于50% )被其它过渡金属代替的化合物以及LiCoP04。另外磷酸锂分散体生产步骤可包括将其中磷酸锂与溶剂混合的混合物送入喷嘴中，使得混合物通过置于喷嘴中的液体通道部分的通孔的传送步骤；并且在由通过切割得到的片段(置于通孔的外线内部的片段)的长度、外线、通过由沿着与通孔延伸方向垂直的方向切割液体通道部分而得到的切割表面上的外线表示的图形的面心的直线规定的通孔的那些尺寸中，对应于最短片段长度的通孔最小尺寸可以为200 μ m或更小。因而，将液体通道部分的一段上的通孔最小尺寸(在通过面心的位置处的最小尺寸)设置为200 μπι或更小。由此，当其中磷酸锂与溶剂混合的混合物通过通孔时，可适当地将剪切力施加在附聚磷酸锂颗粒上。因此，当其中磷酸锂与溶剂混合的混合物通过通孔时，可适当地将附聚磷酸锂颗粒压碎(此外，可将磷酸锂的初级颗粒部分研磨以粉化)。由此，通过进行传送步骤，可生产具有良好磷酸锂分散度的磷酸锂分散体。应当指出，在液体通道部分的通孔具有圆形形状(圆柱体形状)的情况下，“由沿着与液体通道部分的通孔的延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
非水电解质二次电池的生产方法，所述生产方法包括：磷酸锂分散体生产步骤：通过不加入正极活性材料而将磷酸锂分散在溶剂中而生产磷酸锂分散体；正极混合物糊生产步骤：通过将磷酸锂分散体与包含正极活性材料的正极材料混合而生产正极混合物糊，其中正极活性材料具有基于金属锂为4.35V或更大的操作上限电位；通过将正极混合物糊施加于集电器元件的表面上并将正极混合物糊干燥而生产正极的步骤，其中正极包含在集电器元件表面上的正极混合物层；通过将正极、负极和非水电解质容纳在电池外壳中而组装非水电解质二次电池的步骤，其中非水电解质包含具有氟元素的化合物；和对非水电解质二次电池进行初始充电的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎信之，北吉雅则，三浦崇资，
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