锂离子二次电池的性能劣化恢复方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子二次电池的性能劣化恢复方法，该方法通过对锂离子二次电池进行比较简洁的处理，能够实现该锂离子二次电池的劣化了的性能的恢复，所述锂离子二次电池是作为其非水电解液含有磷原子(P)、且在正极表面生成了具有磷原子的被膜的电池。此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法，包括对锂离子二次电池施加超声波的超声波处理工序。再者，在所述超声波处理工序中，产生的超声波的频率为900kHz以上，对所述锂离子二次电池连续地施加超声波的时间为5分钟以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子二次电池的性能劣化恢复方法。
技术介绍
锂离子二次电池，与现有的电池相比，重量轻、且能量密度高，因此近年来被用作为电脑和便携式终端等的所谓便携式电源和车辆驱动用电源。特别是被期待着作为电动车(EV)、混合动力车(HV)、插电式混合动力车(PHV)等车辆的驱动用高输出功率电源今后越来越普及。但是，另一方面，在锂离子二次电池中使用了各种稀有金属(raremetal)，比较昂贵。例如，对于正极活性物质而言，钴(Co)之类的稀有金属被作为材料使用。因此，从资源的高效率利用、营运成本的节约等观点出发，使伴随着长期的使用而劣化了的锂离子二次电池恢复从而高寿命化(长寿命化)的需求逐年提高。作为锂离子二次电池劣化的原因之一，已知：伴随着充放电，电解液中的成分分解，作为该分解生成物，例如具有磷原子的被膜形成于电极表面，与此相伴，作为电池的性能发生劣化。对于这种情况，例如在专利文献1中公开了下述的再利用方法：拆解使用过的锂离子二次电池，用极性溶剂洗涤其电极，由此洗掉成为劣化原因的劣化物，其后使电极干燥，再次组装成为电池。在先技术文献专利文献专利文献1：日本国专利公开第2012-022969号公报
技术实现思路
专利文献1所记载的锂离子二次电池的再利用方法，是先拆解使用过的电池然后再利用的方法，不能够不拆解电池而使劣化的性能得到恢复。另外，专利文献1所记载的锂离子二次电池的再利用方法，需要电池的拆解工序、电极的洗涤工序、电极的干燥工序、电池的组装工序，需要完全破坏电池、并采用强酸等将对象物从集电体等剥离，从再利用的观点出发成本优势小。在这样的状况下，希望得到对锂离子二次电池的劣化了的性能进行恢复，从而能够提高锂离子二次电池的耐久性、实现长寿命化的方法。作为锂离子二次电池的一个方案，可列举出具备下述非水电解液的锂离子二次电池，所述非水电解液包含磷酸盐之类的含磷原子(P)的化合物，但本专利技术人经过研究发现，在这种电池中，如图1所示，越是在正极表面形成具有磷原子的被膜，该锂离子二次电池的电阻增加率就越大。因此，本专利技术的目的是提供一种通过对下述锂离子二次电池进行比较简洁的处理，能够实现该锂离子二次电池的劣化了的性能的恢复的方法，所述锂离子二次电池是作为其非水电解液含有磷原子(P)、且在正极表面生成了具有P的被膜的锂离子二次电池。此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法，是恢复下述锂离子二次电池的性能的方法，所述锂离子二次电池具备电极体、和含磷原子(P)的非水电解液，所述电极体具有正极和负极。即，此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法，包括对前述锂离子二次电池施加超声波的超声波处理工序。进而，此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法，在前述超声波处理工序中，产生的超声波的频率为900kHz以上，对前述锂离子二次电池连续地施加超声波的时间为5分钟以上。根据这样的技术方案，不拆解电池单元，通过超声波处理就能够除去正极表面的具有磷原子的被膜的至少一部分。因此，根据此处公开的性能劣化恢复方法，不需庞大的工序就能够对锂离子二次电池的劣化了的性能进行恢复，因此成本优势极大。在此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法的优选的一个方案中，前述产生的超声波的频率为2000kHz以下。根据这样的技术方案，能够更有效地除去成为劣化原因的正极表面的具有磷原子的被膜。另外，当超声波的频率为2000kHz以下时，可抑制活性物质的滑落，因此从该观点出发是优选的。在此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法的优选的一个方案中，对前述锂离子二次电池连续地施加超声波的时间为30分钟以下。根据这样的技术方案，能够抑制处理工序中的电池的过度的温度上升，能够抑制由热导致的劣化。在此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法的优选的一个方案中，在前述超声波处理工序之后具有确认工序，所述确认工序是针对被实施了该超声波处理的锂离子二次电池取得评价参数，并基于该取得的评价参数来判断该电池的性能的劣化已消除的程度的工序。根据这样的技术方案，能够精度良好地把握经超声波处理的锂离子二次电池的性能劣化恢复的程度。另外，能够根据其劣化已消除的程度来容易地判断是否可将前述锂离子二次电池原样地再利用。附图说明图1是表示锂离子二次电池中的具有磷原子的被膜(换算为磷酸：mol/cm2)与电阻增加率(％)的关系的图。图2是表示本专利技术涉及的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法的流程的流程图。图3是示意性地表示在本专利技术的一实施方式中被处理的锂离子二次电池的内部构造的截面图。图4是表示在本专利技术的一实施方式中被处理的锂离子二次电池的卷绕电极体的总体构成的示意图。图5是表示本专利技术的一实施方式中的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法的流程的流程图。图6是表示本专利技术的一实施方式中的锂离子二次电池的超声波处理装置的构成的示意图。图7(a)是表示本专利技术的一实施方式中的处理前后的具有磷原子的被膜量(换算为磷酸：mol/cm2)的变化的图。图7(b)是表示本专利技术的一实施方式中的处理前后的电阻增加率(％)的变化的图。图8是表示本专利技术的一实施方式中的具有磷原子的被膜量(换算为磷酸：mol/cm2)与超声波处理的频率(kHz)的关系的图。图9是表示本专利技术的一实施方式中的具有磷原子的被膜量(换算为磷酸：mol/cm2)与超声波处理的处理时间(分钟)的关系的图。图10是表示本专利技术的一实施方式中的电极体的厚度(cm)与超声波处理的处理时间(分钟)的关系的图。附图标记说明20卷绕电极体30电池壳32电池壳主体34盖体36安全阀42正极端子42a正极集电板44负极端子44a负极集电板50正极52正极集电体52a未形成正极活性物质层的部分54正极活性物质层60负极62负极集电体62a未形成负极活性物质层的部分64负极活性物质层70隔板100锂离子二次电池200超声波处理装置210介质具体实施方式图2示出表示此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法的流程的流程图。在此处公开的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法中，至少包括对前述锂离子二次电池施加超声波的超声波处理工序(步骤S101)，前述锂离子二次电池具备电极体和含磷原子(P)的非水电解液，所述电极体具有正极和负极。再者，在前述超声波处理工序(步骤101)中，产生的超声波的频率为900kHz以上。另外，另一方面，产生的超声波的频率只要不妨碍本专利技术的目的就没有特别的限制，作为典型为5000kHz以下，优选为2000kHz以下。另外，对前述锂离子二次电池连续地施加超声波的时间为5分钟以上，关于其上限时间，只要不妨碍本专利技术的目的就没有特别的限制，作为典型为1小时以下，优选为30分钟以下。下面，对于本专利技术的锂离子二次电池的性能劣化恢复方法的代表性实施方式，使用附图来详细说明。此处所说明的实施方式当然并不是意图特别地限定本专利技术的实施方式。另外，在本说明书中特别提及的事项以外的、本专利技术的实施所必需的事项，可作为基于本领域现有技术的技术人员的设计事项来把握。另外，各图是示意性地绘制的，例如，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。再者，在本专利技术中，“超声波”表示“频率为30kHz以上的振动波(声波)”。首先，对于适用于本实施方式的性能劣化恢复方法的锂离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池的性能劣化恢复方法，是对锂离子二次电池的劣化了的性能进行恢复的方法，所述锂离子二次电池具备电极体和含有磷原子(P)的非水电解液，所述电极体具有正极和负极，该恢复方法包括对所述锂离子二次电池施加超声波的超声波处理工序，在所述超声波处理工序中产生的超声波的频率为900kHz以上，对所述锂离子二次电池连续地施加超声波的时间为5分钟以上。

【技术特征摘要】
2015.08.04 JP 2015-1540771.一种锂离子二次电池的性能劣化恢复方法，是对锂离子二次电池的劣化了的性能进行恢复的方法，所述锂离子二次电池具备电极体和含有磷原子(P)的非水电解液，所述电极体具有正极和负极，该恢复方法包括对所述锂离子二次电池施加超声波的超声波处理工序，在所述超声波处理工序中产生的超声波的频率为900kHz以上，对所述锂离子二次电池连续地施加超声波的时间为5分钟以上。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈山忍，内田里美，
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