蓄电元件制造技术

本发明专利技术提供一种通过使负极活性物质层具备特定的活性物质从而具有高输出功率和高耐久性的蓄电元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蓄电元件，其是具备正极、负极和非水溶液系电解液的蓄电元件。
技术介绍
近年来，混合动力汽车、电动汽车扩大了其需求。在该混合动力汽车、电动汽车中，广泛有效地利用锂离子二次电池等各种蓄电元件。因此，蓄电元件中，需要高输出功率化。关于这种蓄电元件，在下述专利文献1中公开了使用难石墨化碳作为负极的活性物质。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-64544号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题蓄电元件通过将小粒径化后的难石墨化碳用作负极活性物质从而能够实现高输出功率化。然而，蓄电元件若将小粒径化后的难石墨化碳用作负极活性物质，则有时难以发挥充分的耐久性。本专利技术的目的在于提供具有高输出功率和高耐久性的蓄电元件。用于解决问题的手段本专利技术的蓄电元件具备正极、负极和非水溶液系电解液，所述负极具备包含难石墨化碳的活性物质层，该活性物质层含有具有0.1μm以上且1.0μm以下的孔径的细孔，该细孔的总容积为0.26cm3/g以上且 0.46cm3/g以下。专利技术效果上述蓄电元件发挥高输出功率，且显示优异的耐久性。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式涉及的蓄电元件的立体图。图2是图1的II-II线位置的截面图。图3是用于说明同一实施方式涉及的蓄电元件的电极体的构成的图。图4是表示具备不具有无机层的间隔件的电池的耐久试验后的输出功率的图，是表示难石墨化碳的粒径(D90)及活性物质层中的具有0.1～1.0μm的孔径的细孔的总容积与耐久后的输出功率的关系的图。图5是表示具备具有无机层的间隔件的电池的耐久试验后的输出功率的图，是表示难石墨化碳的粒径(D90)及活性物质层中的具有0.1～1.0μm的孔径的细孔的总容积与耐久后的输出功率的关系的图。具体实施方式以下，参照图1～图3，对本专利技术涉及的蓄电元件的一个实施方式进行说明。蓄电元件有一次电池、二次电池、电容器等。在本实施方式中，作为蓄电元件的一例，对能够充放电的二次电池进行说明。需要说明的是，本实施方式的各构成部件(各构成要素)的名称为本实施方式中的名称，有时与
技术介绍
中的各构成部件(各构成要素)的名称不同。本实施方式的蓄电元件为非水电解质二次电池。更具体而言，蓄电元件是利用伴随锂离子的移动而发生的电子移动的锂离子二次电池。这种蓄电元件供给电能。蓄电元件单独使用或使用多个。具体来说，蓄电元件在要求的输出功率及要求的电压小时，单独使用。另一方面，蓄电元件在要求的输出功率及要求的电压中的至少一个大时，与其它蓄电元件组合用于蓄电装置。上述蓄电装置中，用于该蓄电装置的蓄电元件供给电能。如图1～图3所示，蓄电元件具备：包括正极23及负极24的电极体2、容纳电极体2的壳体3、和配置于壳体3的外侧且与电极体2导通的外部端子4。另外，蓄电元件1除了电极体2、壳体3及外部端子4之外，还具有使电极体2与外部端子4导通的集电体5等。电极体2通过将正极23与负极24在相互绝缘的状态下层叠的层叠体22卷绕而形成。正极23具有金属箔和在金属箔上形成的正极活性物质层。金属箔为带状。本实施方式的金属箔例如为铝箔。正极23在带状的作为短边方向的宽度方向的一个端缘部具有正极活性物质层的非被覆部(未形成正极活性物质层的部位)231。将正极23中形成有正极活性物质层的部位称为被覆部232。上述正极活性物质层具有正极活性物质和粘结剂。上述正极活性物质例如为锂金属氧化物。具体来说，正极活性物质例如为由LiaMebOc(Me表示1种或2种以上的过渡金属)表示的复合氧化物(LiaCoyO2、LiaNixO2、LiaMnzO4、LiaNixCoyMnzO2等)、由LiaMeb(XOc)d(Me表示1种或2种以上的过渡金属，X表示例如P、Si、B、V)表示的聚阴离子化合物(LiaFebPO4、LiaMnbPO4、LiaMnbSiO4、LiaCobPO4F等)。本实施方式的正极活性物质为LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。用于正极活性物质层的粘结剂例如为聚偏二氟乙烯(PVdF)、乙烯与乙烯醇的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)。上述正极活性物质层还可以具有科琴黑(注册商标)、乙炔黑、石墨等导电助剂。本实施方式的正极活性物质层具有乙炔黑作为导电助剂。负极24具有金属箔和在金属箔上形成的负极活性物质层。金属箔为带状。本实施方式的金属箔例如为铜箔。负极24在带状的作为短边方向的宽度方向的另一(与正极23的非被覆部231相反侧)端缘部，具有负极活性物质层的非被覆部(未形成负极活性物质层的部位)241。负极24的被覆部(形成有负极活性物质层的部位)242的宽度大于正极23的被覆部232的宽度。所述负极活性物质层具有负极活性物质和粘结剂。负极活性物质层的活性物质的填充密度优选为0.9g/cm3以上且1.04g/cm3以下。本实施方式的锂离子二次电池通过具有这样的负极活性物质层能够发挥高输出功率和优异的耐久性。所述负极活性物质为难石墨化碳(硬碳)。包含该难石墨化碳的所述活性物质层的通过压汞法测定的细孔分布曲线的峰在0.1μm以上且1.0μm以下的范围内存在。即，包含难石墨化碳的所述活性物质层的细孔的大多数具有0.1μm以上且1.0μm以下的孔径。所述活性物质层的具有0.1μm以上且1.0μm以下的孔径的细孔的总容积为0.26cm3/g以上且0.46cm3/g以下。负极中，随着电池的使用时间的经过而表面覆膜缓缓成长。在此，即使在活性物质层内的细孔部，表面覆膜成长也进行，因此细孔被覆膜填满，电解液的扩散受到阻碍。然而，通过活性物质层的所述总容积为0.26cm3/g以上能够抑制覆膜成长导致的电解液的扩散的阻碍。因此，通过电池的所述总容积为0.26cm3/g以上从而耐久性优异。负极中，通过负极活性物质层的所述总容积为0.46cm3/g以下，能够抑制该负极活性物质层的结构电阻变得过大。因此，通过所述总容积为0.46cm3/g以下，从而电池发挥大的输出功率。该具有0.1μm以上且1.0μm以下的孔径的细孔的总容积能够通过负极的制造条件来调整。负极活性物质层例如通过如下方式形成，使基于包含粘结剂和负极活性物质的混合物的层形成于所述金属箔上之后，进行压制从而沿厚度方向被压缩。通过提高此时的压制压力能够降低所述总容积的值，相反通过降低压制压力能够提高所述总容积的值。所述总容积可以通过压汞法进行测定。对于完成的电池测定所述总容积的情况下，所述总容积可以通过例如 如下方式求出：对电池进行放电以使负极电位成为1.0V以上后，将该电池在干燥气氛下拆开，用碳酸二甲酯清洗负极后，真空干燥2小时以上，在该真空干燥后实施基于压汞法的测定。所述难石墨化碳的90％累积粒径(D90)优选为1.9μm以上且11.5μm以下。90％累积粒径(D90)是体积基准的粒度分布中从小粒开始的累积体积成为90％的粒径。电池中，通过难石墨化碳的90％累积粒径(D90)为1.9μm以上且11.5μm以下，能够长期发挥高输出功率。需要说明的是，90％累积粒径(D90)通过例如激光衍射散射法进行测定。具体来说，使用激光衍射式粒度分布测定装置(MicrotracBEL株式会社M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电元件，其具备正极、负极和非水溶液系电解液，所述负极具备包含难石墨化碳的活性物质层，该活性物质层含有具有0.1μm以上且1.0μm以下的孔径的细孔，该细孔的总容积为0.26cm3/g以上且0.46cm3/g以下。

【技术特征摘要】
2015.03.20 JP 2015-0582951.一种蓄电元件，其具备正极、负极和非水溶液系电解液，所述负极具备包含难石墨化碳的活性物质层，该活性物质层含有具有0.1μm以上且1.0μm以下的孔径的细孔，该细孔的总容积为0.26cm3/g以上且0.46cm3/g以下。2.如权利要求1所述的蓄电元件，其中，所述难石墨化碳的体积基准下的粒度分布中的90％累积粒径即D90为1.9μm以上且11.5μm以下。3.如权利要求1所述的蓄电元件，其中，所述难石墨化碳的体积基准下的粒度分布中的90％累积粒径即D90为1.9μm以上且8.5μm以下。4.如权利要求1所述的蓄电元件，其中，所述难石墨化碳的体积基准下的粒度分布中的90％累积粒径即D90为1.9μm以上且4.3μm以下。5.如权利要求1所述的蓄电元件，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：中井健太，宫崎明彦，加古智典，森澄男，
申请(专利权)人：株式会社杰士汤浅国际，
类型：发明
国别省市：日本;JP