非水电解液电池、其制造方法以及非水电解液电池系统技术方案

本发明专利技术提供能够重复充电且高温环境下的储藏特性良好的非水电解液电池和非水电解液电池系统以及所述非水电解液电池的制造方法。本发明专利技术的非水电解液电池具有电极体和非水电解液，所述电极体是正极和负极介由间隔件重叠而成的，负极是含有不与Li合金化的金属基材层和分别接合于所述金属基材层的两面的Al活性层的层叠体，或者具有层叠体，所述层叠体含有由选自Ni、Ti和Fe中的金属或其合金构成的金属基材层和接合于所述金属基材层的Al活性层，在Al活性层的至少表面侧形成有Li－Al合金。本发明专利技术的非水电解液电池可通过如下方法制造：使用在不与Li合金化的金属基材层接合有Al金属层的层叠金属箔，在所述Al金属层的至少表面侧形成Li－Al合金而制成Al活性层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液电池、其制造方法以及非水电解液电池系统
本专利技术涉及储藏特性良好的非水电解液电池和非水电解液电池系统以及所述非水电解液电池的制造方法。
技术介绍
非水电解液电池发挥高容量、高电压等特性而被用于各种用途。特别是近年来，随着电动汽车的实用化等，车载用的非水电解液电池的需求扩大。作为非水电解液电池的车载用途，主要是应用于电动汽车的电机的驱动电源，另一方面，在其以外的用途中的应用也正在进行。例如，目前，在车辆遭遇事故等时，用于将其向相关各处通报的紧急通报系统的开发正在进行中，作为其电源，研究了应用非水电解液电池。这样的系统虽然实际工作的机会有限，但需要在紧急时可靠地工作。因此，对成为电源的电池要求即使长期储藏也能够良好地维持其特性的可靠性。因此，在这样的用途中利用非水电解液一次电池，该非水电解液一次电池与作为电子设备的电源通用的非水电解液二次电池相比，储藏特性良好，即使数年以上的长期储藏，也几乎没有容量降低。所述非水电解液一次电池的负极活性物质可使用金属锂、Li－Al(锂－铝)合金等锂合金，但非水电解液二次电池中，也可以使用锂合金作为负极活性物质，因此，还提出了通过使用能够嵌入、脱嵌锂的金属与没有锂的嵌入、脱嵌能力的异种金属的包层材料(クラッド材)构成负极，从而实现电池特性的稳定化(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8－293302号公报
技术实现思路
另一方面，在如上所述的用途中，从各种情况考虑，也有时要求能够重复充电的电池，但即使使用如上所述的包层材料，也未必能够实现非水电解液二次电池的特性的稳定化。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够重复充电且高温环境下的储藏特性良好的非水电解液电池和非水电解液电池系统以及所述非水电解液电池的制造方法。能够实现所述目的的本专利技术的非水电解液电池的特征在于，具有电极体和非水电解液，所述电极体是正极和负极介由间隔件重叠而成的，所述负极具有层叠体，所述层叠体含有不与Li合金化的金属基材层和分别接合于所述金属基材层的两面的Al活性层，在所述Al活性层的至少表面侧形成有Li－Al合金。另外，本专利技术的非水电解液电池的与上述方案不同的方案的特征在于，具有电极体和非水电解液，所述电极体是正极和负极介由间隔件重叠而成的，所述负极具有层叠体，所述层叠体含有不与Li合金化的金属基材层和接合于所述金属基材层的Al活性层，在所述Al活性层的至少表面侧形成有Li－Al合金，所述金属基材层由选自Ni、Ti和Fe中的金属或其合金构成。本专利技术的非水电解液电池可以通过本专利技术的制造方法来制造，所述制造方法的特征在于，使用不与Li合金化的金属基材层和Al金属层接合而成的层叠金属箔，在所述Al金属层的至少表面侧形成Li－Al合金而制成Al活性层。另外，本专利技术的非水电解液电池系统的特征在于，具有本专利技术的非水电解液电池和充电电路，对于所述非水电解液电池，将所述Al活性层中的Li与Al的合计设为100原子％时的Li的含量在充电结束时为15～48原子％。根据本专利技术，可以提供能够重复充电且高温环境下的储藏特性良好的非水电解液电池和非水电解液电池系统以及所述非水电解液电池的制造方法。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的非水电解液电池中所使用的负极(负极前体)的一个例子的截面图。图2是示意性地表示本专利技术的非水电解液电池的一个例子的平面图。图3是图2的I－I线截面图。图4是从充电后的实施例1的非水电解液电池取出的负极的照片。图5是从充电后的比较例1的非水电解液电池取出的负极的照片。图6是示意性地表示本专利技术的非水电解液电池的其它例子的纵截面图。图7是表示比较例2和比较例3的非水电解液电池的在－40℃下的放电特性的图表。具体实施方式Li(金属Li)、Li－Al合金(Li与Al的合金)与碳材料相比，Li(Li离子)的接受性低，将其用作负极活性物质的非水电解液二次电池在重复充放电时，容量容易在早期降低。由此，在假定重复进行充放电而使用的非水电解液二次电池中，通用石墨等碳材料作为负极活性物质。另一方面，对于将碳材料用作负极活性物质的非水电解液二次电池，容易发生自放电，若在充电状态下储藏，则容易产生容量降低。由此，对于如车辆紧急通报系统那样虽然实际工作的机会有限、但在需要时要求可靠地工作的装置的电源用电池，适用与非水电解液二次电池相比储藏特性良好，即使数年以上长期储藏，也几乎没有容量降低的非水电解液一次电池。另一方面，在这样的用途中，从维护的容易性等理由考虑，即使没有要求如通常的二次电池那样重复多次充放电，也存在能够以数次～数十次左右的次数进行充电的电池的应用需求。因此，对于本专利技术的非水电解液电池而言，即使特别是在车载用等高温环境下使用的情况下，也能够实现高的储藏特性和高容量化，另外，使用Li－Al合金作为负极活性物质以能够进行某种程度次数的充电。另外，对于本专利技术的非水电解液电池而言，为了提高其储藏特性，采用以下的任一方案。应予说明，在任一方案中，均出于在放电时使负极的形状稳定、能够进行下次充电的目的而使用集电体。方案(1)：对于负极活性物质使用Li－Al合金的电池，使Li箔(只要没有特别说明，则包含Li合金箔。以下相同)和Al箔(只要没有特别说明，则包含Al合金箔。以下相同)贴合并导入电池内，在非水电解液的共存下使Li与Al反应而形成Li－Al合金。但是，若只是进一步将作为集电体的金属箔〔Cu(铜)箔、Cu合金箔等〕重叠于Li箔和Al箔的层叠体地插入电池内，则在储藏后(特别是高温环境下的储藏后)，电池的内部电阻增大，储藏特性不会充分地提高。通过本专利技术人等的研究明确这是因为在电池内，在Li箔与Al箔的层叠体中形成Li－Al合金时，产生体积变化或者形成Li－Al合金而产生微粉化，由此负极容易吸收非水电解液而产生体积变化，无法确保Li－Al合金的层(Al箔)与集电体的密合性。因此，本专利技术人等进一步反复进行了研究，结果发现通过如下方法等，使上述Al金属层的至少表面侧为Li－Al合金，制成在上述金属基材层的表面接合有Al活性层的负极，由此能够抑制储藏时的内部电阻的增大，所述方法为：将用于形成Li－Al合金的Al金属层(Al箔等)与作为集电体起作用的不与Li合金化的金属基材层(Cu箔等)预先接合而使用，进一步使Li层(Li箔等)层叠于该金属层的表面，使上述Li层的Li与上述Al金属层的Al进行反应的方法；或者将上述Al金属层与上述金属基材层的接合体直接用于电池的组装，通过组装后的充电，使上述Al金属层的Al与非水电解液中的Li离子进行电化学反应的方法。另一方面，进一步进行了研究，结果发现在所述金属基材层的两面接合Al金属层并在各个Al金属层的至少表面侧形成Li－Al合金的情况与仅在金属基材层的单面进行Al金属层的接合和Li－Al合金的形成的情况相比，能够进一步抑制负极的变形(弯曲等)、与之相伴的电池的特性劣化，基于这种见解，以至完成了能够重复充放电且高温环境下的储藏特性良好的非水电解液电池的方案(1)。方案(2)：在上述方案(1)的研究过程中，发现上述金属基材层由选自Ni、Ti和Fe中的金属或其合金构成时，抑制因形成Li－Al合金时的体积变化所致的负极的变形的效果变高，所以不仅在金属基材层的两面接合A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液电池，其特征在于，是具有电极体和非水电解液的非水电解液电池，所述电极体是正极和负极介由间隔件重叠而成的，所述负极具有层叠体，所述层叠体含有不与Li合金化的金属基材层和分别接合于所述金属基材层的两面的Al活性层，在所述Al活性层的至少表面侧形成有Li－Al合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.08 JP 2014-181978;2014.11.04 JP 2014-223901.一种非水电解液电池，其特征在于，是具有电极体和非水电解液的非水电解液电池，所述电极体是正极和负极介由间隔件重叠而成的，所述负极具有层叠体，所述层叠体含有不与Li合金化的金属基材层和分别接合于所述金属基材层的两面的Al活性层，在所述Al活性层的至少表面侧形成有Li－Al合金。2.根据权利要求1所述的非水电解液电池，其中，所述不与Li合金化的金属基材层由选自Cu、Ni、Ti和Fe中的金属或其合金构成。3.根据权利要求1所述的非水电解液电池，其中，所述金属基材层由固有体积电阻为80×10－6Ω·cm以下的材料构成。4.根据权利要求1所述的非水电解液电池，其中，所述Al活性层的面积为10cm2以上。5.根据权利要求1所述的非水电解液电池，其中，所述金属基材层的厚度为10～50μm。6.根据权利要求1所述的非水电解液电池，其中，所述正极含有含锂复合氧化物作为正极活性物质。7.一种非水电解液电池，其特征在于，是具...

【专利技术属性】
技术研发人员：畠山敦，政冈妥则，弘瀬敬久，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP