锂离子电池制造技术

本发明专利技术的目的在于确保锂离子电池的电池性能和安全性。使用由分离功能层3a和支承层3b构成的间隔件3，并形成使分离功能层3a比支承层3b的孔隙直径小且孔隙率低的致密的构成，由此能够抑制金属异物从正极极板1侧向负极极板2侧移动，由此负极极板2侧处的金属异物的析出被抑制，因而能够确保电池性能和安全性。

Lithium ion battery

The object of the invention is to ensure the battery performance and safety of a lithium ion battery. Use consists of separation function layer and supporting layer of 3A 3B spacers 3, and the formation of the separation function layer 3a is formed supporting layer 3B small pore diameter and low porosity compact, thereby suppressing metal from the anode plate 1 side anode plate 2 side, which precipitated metal foreign body negative plate 2 side the suppressed, which can ensure that the battery performance and security.

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池
本专利技术涉及一种在正极与负极之间具备间隔件的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是具备包含锂过渡金属氧化物作为活性物质的正极、包含碳作为活性物质的负极、包含溶解有锂盐的有机系溶剂的电解液、和配置于在正极与负极之间的间隔件的构成。锂离子电池的电极中，有时混入铁、铜、锌、锡、钴、镍、铬等金属异物。混入的金属异物有可能以固体或离子的状态混入电池内部。锂离子电池有时因混入的金属异物而输出电压降低或产生发热、起火不良。特别是在正极附近混入金属异物的情况下，由于内部电场而金属异物离子化并向负极侧引导。该离子在负极析出从而形成树枝状结晶，树枝状结晶生长而从负极到达正极，使正负极短路。这样的短路引起输出电压降低的OCV(OpenCircuitVoltage)不良，进而引起发热、起火不良。对于以往的锂离子电池而言，为了抑制因这样的金属异物导致的不良，提出了使正极、负极与涂布系间隔件密合来操作的构成。通过形成这样的结构，在电极/间隔件间变得没有间隙，组装时混入的金属异物不会接触电极，不容易产生金属异物引起的树枝状结晶(参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-127857号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，对于以往的锂离子电池而言，虽然在组装时混入的金属异物可以惰性化，但在初始工序中就已经混入正极的金属异物不能除去，若金属异物在正极离子化，则离子化的金属异物向负极移动，在负极生成树枝状结晶。由于生成树枝状结晶，而正极与负极发生短路，存在锂离子电池的输出电压降低，或锂离子电池发热、起火而电池性能和安全性降低的问题点。本专利技术解决上述问题，目的在于确保锂离子电池的电池性能和安全性。用于解决问题的手段为了达成上述目的，本专利技术的锂离子电池的特征在于，具有：包含锂金属氧化物作为正极活性物质的正极极板、包含碳作为负极活性物质的负极极板、按照第一面与所述负极极板相接、成为所述第一面的背面的第二面与所述正极极板相接的方式配置于所述正极极板与所述负极极板之间的间隔件、和在有机溶剂中溶解锂离子作为电解质的电解液，所述间隔件由支承层和比所述支承层的孔隙直径小且孔隙率低的分离功能层构成，所述支承层和所述分离功能层中的一个配置于所述第一面侧，另一个配置于所述第二面侧。专利技术效果根据该构成，使用由分离功能层和支承层构成的间隔件，并形成使分离功能层比支承层的孔隙直径小且孔隙率低的致密的构成，由此能够抑制金属异物从正极侧向负极侧移动，由此抑制负极侧处的金属异物的析出，因而能够确保电池性能和安全性。附图说明图1为示出作为本专利技术的一个实施方式的圆筒型的锂离子电池的构成的截面图。图2为示意性地例示本专利技术的一个实施方式中的正极极板、负极极板、间隔件的主要部分构成的截面图。图3为例示实施例1中的间隔件的构成的图。图4为例示实施例2中的间隔件的构成的图。图5为例示实施例3中的间隔件的构成的图。图6为示出实施例和比较例中的锂离子电池的充放电循环特性评价的结果的图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式边参照附图边进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，对起到同样作用的构成赋予相同符号，适当省略说明。(实施方式1)图1为示出作为本专利技术的一个实施方式的圆筒型的锂离子电池的构成的截面图。图1中例示的圆筒型的锂离子电池具备正极极板1和负极极板2，正极极板1与负极极板2交替层叠。在正极极板1与负极极板2之间，配置有间隔件3以防止正极极板1与负极极板2物理性接触。层叠的正极极板1、负极极板2和间隔件3被卷绕成圆筒状，配置于具有正极接头4、负极接头5、电解液7等的壳体6内而构成圆筒型的锂离子电池。电解液7由例如在有机系溶剂中溶解有锂盐的溶液构成，包含锂离子作为电解质。接着利用图2对间隔件3的结构进行说明。图2为示意性地例示本专利技术的一个实施方式中的正极极板、负极极板、间隔件的主要部分构成的截面图。本专利技术的期望的间隔件3的构成是，形成有孔隙的分离功能层3a与支承层3b层叠而构成。分离功能层3a是孔隙直径小且孔隙率低的致密的构成，支承层3b是比分离功能层3a的孔隙直径大且孔隙率高的粗糙的构成。需要说明的是，孔隙直径是与膜的孔隙部分的长度方向垂直的截面的直径，孔隙率是膜的体积中所占的孔隙部分的体积的比例。孔隙直径越大、孔隙率越高则透液性越高，但机械强度降低。另外，孔隙直径越小，能够阻止的金属异物的尺寸越小。基于孔隙的物质的阻止率由孔隙直径的尺寸、该孔隙的密度、该层的厚度决定。例如，在混入的金属异物的离子溶剂化、并且其直径为0.8nm以上且1.0nm以下的情况下，可以将分离功能层3a的孔隙的平均直径设为0.3nm以上且0.8nm以下，将孔隙率设为大于0％且1％以下。需要说明的是，表达上在此作为平均直径为0.3nm以上且0.8nm以下的孔隙，对于该尺寸而言，构成膜的分子的键合链的间隔为该孔隙。这对于水银孔隙率计等通常的测定孔隙直径的方法而言难以测定，是能够利用阳电子湮没法等测定反渗透膜的功能层的细孔的手法来测定的尺寸。间隔件3中，将分离功能层3a露出的面作为第一面，将支承层3b露出的面作为第二面。也就是说，第一面侧的间隔件3的孔隙直径、孔隙率分别小于第二面侧的间隔件3的孔隙直径、孔隙率。在此，本实施方式中的分离功能层3a是具有阻止一定尺寸以上的离子或分子的透过而使小于一定尺寸的离子透过的功能的层。作为本实施方式中使用的分离功能层3a的厚度的平均膜厚没有特别限定，但优选为10nm以上且100nm以下。若小于10nm则由于强度不足而膜产生缺陷的可能性变高，若大于100nm，则电池反应所必须的透过对象物的移动受到阻碍，因此发生电池性能的降低。另外，分离功能层3a的平均膜厚优选薄于支承层3b的平均膜厚。作为分离功能层3a的材料，没有特别限定，但优选选自再生纤维素、纤维素酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚酯系聚合物合金、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯基共聚物、以及聚氯乙烯中的任一种。特别是更优选芳香族聚酰胺、乙酸纤维素。在此，本实施方式中的支承层3b是支承分离功能层3a的多孔性的层。没有特别限定，可以举出例如无纺布、多孔膜等。支承层3b比分离功能层3a的孔隙直径大且孔隙率高，因此透过分离功能层3a的离子透过支承层3b。作为本实施方式中使用的支承层3b的厚度的平均膜厚没有特别限定，但优选为15μm以上且100μm以下。若小于15μm则由于强度不足而发生膜的破裂的可能性变高，若大于100μm，则碱性电池的内容积中间隔件的体积的比率变高，正极活性物质和负极活性物质的比率变低，因此导致电池容量的降低。另外，支承层3b中形成的孔隙直径优选为100nm以上且1μm以下。若小于100nm则电池反应所必须的透过对象物的移动受到阻碍，因此发生电池性能的降低，若大于1μm，则不能保证正极和负极的绝缘性的可能性变高。另外，作为孔隙率优选为50％以上且80％以下。若低于50％，则电池反应所必须的透过对象物的移动受到阻碍，因此发生电池性能的降低，若大于80％，则由于强度不足而发生膜的破裂的可能性变高。作为支承层3b的材料没有特别限定，但优选选自再生纤维素、纤维素酯、聚砜、聚醚砜、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、维纶、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池，其特征在于，具有：正极极板，包含锂金属氧化物作为正极活性物质；负极极板，包含碳作为负极活性物质；间隔件，按照第一面与所述负极极板相接、成为所述第一面的背面的第二面与所述正极极板相接的方式配置于所述正极极板与所述负极极板之间；和电解液，在有机溶剂中溶解锂离子作为电解质，所述间隔件由支承层和比所述支承层的孔隙直径小且孔隙率低的分离功能层构成，所述支承层和所述分离功能层中的一个配置于所述第一面侧，另一个配置于所述第二面侧。

【技术特征摘要】
2015.10.30 JP 2015-213564;2016.06.24 JP 2016-125031.一种锂离子电池，其特征在于，具有：正极极板，包含锂金属氧化物作为正极活性物质；负极极板，包含碳作为负极活性物质；间隔件，按照第一面与所述负极极板相接、成为所述第一面的背面的第二面与所述正极极板相接的方式配置于所述正极极板与所述负极极板之间；和电解液，在有机溶剂中溶解锂离子作为电解质，所述间隔件由支承层和比所述支承层的孔隙直径小且孔隙率低的分离功能层构成，所述支承层和所述分离功能层中的一个配置于所述第一面侧，另一个配置于所述第二面侧。2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，在所述间隔件的所述第一面侧配置所述分离功能层，在所述第二面侧配置所述支承层。3.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述分离功能层的平均膜厚小于所述支承层的平均膜厚。4.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述分离功能层的孔隙直径的平均值小于在所述电解液中溶剂化的多价离子且大于锂离子。5.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宍田佳谦，伊达健二，黑宫孝雄，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP