锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种输入特性和安全性优异的锂离子二次电池。一种锂离子二次电池，其为电池容器内具备电极组以及电解液的锂离子二次电池，所述电极组具有正极、负极和隔膜，前述正极具有集电体和涂布于前述集电体两面的正极合材，前述正极合材含有层状型锂‑镍‑锰‑钴复合氧化物作为正极活性物质，前述正极合材的单面涂布量为110～170g/m2且前述正极合材的密度为2.5～2.8g/cm3，前述负极具有集电体和涂布于前述集电体两面的负极合材，前述负极合材含有易石墨化碳作为负极活性物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池是高能量密度的二次电池，利用该特性，被用于笔记本个人电脑、便携电话等便携设备的电源。锂离子二次电池的形状有各种形状，而圆筒形锂离子二次电池采用的是正极、负极和隔膜的卷绕式结构。例如，在2片带状金属箔上分别涂布正极材料和负极材料，向其间夹入隔膜，将它们的层叠体卷绕成螺旋状，从而形成卷绕组。将该卷绕组收纳在成为电池容器的圆筒形的电池罐内，注入电解液后进行封口，从而形成圆筒形锂离子二次电池。作为圆筒形锂离子二次电池，18650型锂离子二次电池作为民用锂离子电池得到了广泛普及。18650型锂离子二次电池的外径尺寸是小型的，直径18mm、高度65mm左右。18650型锂离子二次电池的正极活性物质主要使用以高容量、长寿命为特征的钴酸锂，电池容量大体为1.0Ah～2.0Ah(3.7Wh～7.4Wh)程度。近年来，锂离子二次电池不再局限于便携设备用等民用用途，而是期待向针对太阳能、风力发电等自然能源的大规模蓄电系统用途展开。大规模蓄电系统中，单位系统的电能需要为数MWh的数量级。例如，下述专利文献1中公开了在圆筒形电池容器中具有将正极、负极和隔膜卷绕而成的电极卷绕组的圆筒形锂离子二次电池。该电池的放电容量为大于或等于30Ah，正极使用含有锂锰复合氧化物的正极活性物质合剂，负极使用含有非晶质碳的负极活性物质合剂。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2013/128677号
技术实现思路
专利技术要解决的问题近年来，锂离子二次电池作为可用于电动汽车、混合动力型电动汽车等的高输入输出用电源，也受到关注。在这样的对汽车领域的应用中，为了再生所带来的能量的利用效率提高，还要求优异的输入特性。此外，还要求优异的安全性。然而，从本专利技术人等的研究结果可知，专利文献1中记载的锂离子二次电池中，输入特性不充分。本专利技术是鉴于上述课题而作出的，提供一种输入特性和安全性优异的锂离子二次电池。用于解决问题的方法用于解决前述课题的具体方法如下。＜1＞一种锂离子二次电池，其为在电池容器内具有将正极、负极和隔膜卷绕而成的电极卷绕组、以及电解液，并且放电容量大于或等于30Ah且小于99Ah的锂离子电池，前述正极具有集电体和涂布于前述集电体的两面的正极合材，前述正极合材含有层状型锂-镍-锰-钴复合氧化物(NMC)作为正极活性物质，前述正极合材的单面涂布量为110～170g/m2且前述正极合材的密度为2.5～2.8g/cm3，前述负极具有集电体和涂布于前述集电体的两面的负极合材，前述负极合材含有易石墨化碳作为负极活性物质。＜2＞根据＜1＞所述的锂离子二次电池，前述正极合材所含的层状型锂-镍-锰-钴复合氧化物(NMC)的含量相对于正极合材总量为大于或等于65质量％。专利技术效果根据本专利技术，能够提供输入特性和安全性优异的锂离子二次电池。附图说明图1是本专利技术能够适用的实施方式的锂离子二次电池的截面图。具体实施方式以下的实施方式中，以A～B表示范围的情况下，除了特殊指明的情况外，均表示大于或等于A且小于或等于B。(实施方式)首先，简单地对锂离子二次电池的概要进行说明。锂离子二次电池在电池容器内具有正极、负极、隔膜以及电解液。正极与负极之间配置有隔膜。在对锂离子二次电池进行充电时，在正极与负极之间连接充电器。充电时，插入于正极活性物质内的锂离子脱离，放出至电解液中。放出至电解液中的锂离子在电解液中移动，通过包含微多孔质膜的隔膜，到达负极。到达该负极的锂离子插入至构成负极的负极活性物质内。放电时，在正极与负极之间连接外部负荷。放电时，插入于负极活性物质内的锂离子脱离，放出至电解液中。此时，电子从负极放出。然后，放出至电解液中的锂离子在电解液中移动，通过包含微多孔质膜的隔膜，到达正极。到达该正极的锂离子插入至构成正极的正极活性物质内。此时，锂离子插入正极活性物质，从而电子流入正极。由此，电子由负极向正极移动，从而进行放电。如此，通过使锂离子在正极活性物质与负极活性物质之间进行插入/脱离，能够进行充放电。其中，关于实际的锂离子电池的构成例，如后所述(例如，参照图1)。接下来，关于作为本实施方式的锂离子二次电池的构成要素的正极、负极、电解液、隔膜及其他构成构件，依次进行说明。1.正极本实施方式中，具有能够适用于高容量且高输入输出的锂离子电池的、以下所示的正极。本实施方式的正极(正极板)包含集电体以及形成于其上部的正极合材(正极合剂)。正极合材是设于集电体上部的至少含有正极活性物质的层。作为前述正极活性物质，含有层状型锂-镍-锰-钴复合氧化物(以下有时也称为NMC)。NMC为高容量，而且安全性也优异。从进一步提高安全性的观点出发，也可以使用NMC与尖晶石型锂-锰氧化物(以下有时也称为sp-Mn)的混合活性物质。关于NMC的含量，从电池的高容量化的观点出发，相对于正极合材总量，优选为大于或等于65质量％，更优选为大于或等于70质量％，进一步优选为大于或等于80质量％。作为前述NMC，优选使用以下的组成式(化1)所表示的物质。Li(1+δ)MnxNiyCo(1-x-y-z)MzO2…(化1)上述组成式(化1)中，(1+δ)表示Li(锂)的组成比，x表示Mn(锰)的组成比，y表示Ni(镍)的组成比，(1-x-y-z)表示Co(钴)的组成比。z表示元素M的组成比。O(氧)的组成比为2。元素M为选自由Ti(钛)、Zr(锆)、Nb(铌)、Mo(钼)、W(钨)、Al(铝)、Si(硅)、Ga(镓)、Ge(锗)和Sn(锡)组成的组中的至少1种元素。-0.15＜δ＜0.15、0.1＜x≦0.5、0.6＜x+y+z≦1.0、0≦z≦0.1。此外，作为前述sp-Mn，优选使用以下的组成式(化2)所表示的物质。Li(1+η)Mn(2-λ)M’λO4…(化2)上述组成式(化2)中，(1+η)表示Li的组成比，(2-λ)表示Mn的组成比，λ表示元素M’的组成比。O(氧)的组成比为4。元素M’优选为选自由Mg(镁)、Ca(钙)、Sr(锶)、Al、Ga、Zn(锌)、以及Cu(铜)组成的组中的至少1种元素。0≦η≦0.2、0≦λ≦0.1。作为上述组成式(化2)中的元素M’，优选使用Mg或Al。通过使用Mg或Al，能够实现电池的长寿命化。此外，能够实现电池的安全性的提高。进而，通过加入元素M’，能够降低Mn的溶出，因此能够提高贮藏特性、充放电循环特性。此外，作为正极活性物质，也可以使用除上述NMC和sp-Mn以外的物质。作为除前述NMC和sp-Mn以外的正极活性物质，可以使用该领域中常用的物质，可列举除NMC和sp-Mn以外的含锂复合金属氧化物、橄榄石型锂盐、硫属化合物、二氧化锰等。含锂复合金属氧化物是含有锂和过渡金属的金属氧化物或该金属氧化物中的过渡金属的一部分被异种元素取代的金属氧化物。这里，作为异种元素，可列举例如Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、B等，优选为Mn、Al、Co、Ni、Mg。异种元素可以使用一种或者两种以上。作为除前述NMC和sp-Mn以外的含锂复合金属氧化物，可列举LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、LixCoyNi1-yO2、LixCoyM1-yOz、Lix本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池，其为在电池容器内具备电极组和电解液的锂离子二次电池，所述电极组具有正极、负极和隔膜，所述正极具有集电体和涂布于所述集电体的两面的正极合材，所述正极合材含有层状型锂‑镍‑锰‑钴复合氧化物作为正极活性物质，所述正极合材的单面涂布量为110～170g/m2且所述正极合材的密度为2.5～2.8g/cm3，所述负极具有集电体和涂布于所述集电体的两面的负极合材，所述负极合材含有易石墨化碳作为负极活性物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.10 JP 2014-1191721.一种锂离子二次电池，其为在电池容器内具备电极组和电解液的锂离子二次电池，所述电极组具有正极、负极和隔膜，所述正极具有集电体和涂布于所述集电体的两面的正极合材，所述正极合材含有层状型锂-镍-锰-钴复合氧化物作为正极活性物质，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梶本贵纪，落田学，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP