非水电解质二次电池及其制造方法技术

非水电解质二次电池包括：容纳在壳体内的卷绕电极体和非水电解液。在负极活性材料层的至少表面上形成有源自草酸合硼酸盐络合物的固体电解质界面膜。正极集电体箔满足以下条件：(a)700％≤α≤760％和(b)530％≤β≤590％，其中α和β分别表示在与正极集电体箔的纵向方向平行的方向L上和在与正极集电体箔的纵向方向垂直的宽度方向M上的60度镜面光泽度。正极集电体箔优选是具有0.08μm至0.12μm的总算术平均粗糙度的铝箔。要求保护的电池限制电解液的浸渍速度(从而避免在卷绕电极体的中心区域中形成不想要的不溶性草酸合硼酸盐)，并同时提供正极活性材料层在正极集电体箔上的充分的粘结性能。

Nonaqueous electrolyte two secondary cell and manufacturing method thereof

The nonaqueous electrolyte two secondary battery includes a winding electrode body and a nonaqueous electrolyte solution accommodated in the housing. A solid electrolyte boundary mask of active oxalate oxalate complex is formed on at least the surface of the anode active material layer. The positive electrode collector foil meet the following conditions: (a) 700% = alpha = 760% and 530% = P (b) = 590%, where a and B represent 60 degree specular gloss in the longitudinal direction of dielectric foil and the anode collector of the parallel and vertical direction L in the longitudinal direction and the cathode foil body set the width direction on the M. The cathode collector foil is preferably an aluminum foil having a total arithmetic average roughness of 0.08 m to 0.12 mu m. The battery electrolyte impregnating speed limit protection (so as to avoid the formation of unwanted insoluble oxalate borate in the central region of the winding electrode), and also provides a positive electrode active material layer collector foil on the full bond performance in the positive.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池及其制造方法专利技术背景1.
本专利技术涉及非水电解质二次电池及其制造方法。2.现有技术的描述诸如锂离子二次电池(锂二次电池)的非水电解质二次电池具有比现有电池更轻的重量和更高的能量密度，因此近来已经用作用于驱动车辆的电源。特别地，优选将能够获得高能量密度的轻质锂离子二次电池用作用于驱动诸如电动车辆(EV)、混合动力车辆(HV)或插电式混合动力车辆(PHV)的车辆的高输出电源。这种非水电解质二次电池的典型实例包括包含卷绕电极体的非水电解质二次电池。卷绕电极体通过层压细长片状的正极集电体箔、细长片状的负极集电体箔和和细长片状的分隔体并将所得的层压体在片材纵向方向上卷绕而形成。细长片状的正极集电体箔具有在其上形成有含有正极活性材料的正极活性材料层的表面，其通常为铝箔。细长片状的负极集电体箔具有在其上形成含有负极活性材料的负极活性材料层的表面，其通常为铜箔。包括卷绕电极体的非水电解质二次电池通过将卷绕电极体和非水电解液容纳在预定电池壳体中而构建。在此，主要将该非水电解液从卷绕电极体的相对端部在卷绕轴方向(即，与构成卷绕电极体的细长片状的正极集电体箔和负极集电体箔的片材纵向方向垂直的宽度方向)上浸渍到卷绕电极体的内部(即，正极和负极与分隔体之间的间隙)。为了将所构建的非水电解质二次电池调节为实际可使用的状态，首先在适当的条件下对非水电解质二次电池进行充电。在初始充电期间，非水电解液的一部分在负极上被还原和分解，以在负极活性材料的表面上形成膜，其也被称为固体电解质界面(SEI)。通过对负极活性材料层进行涂膜处理，负极被稳定化，随后的非水电解液的分解被抑制。然而，非水电解液的分解有助于不可逆容量，这导致电池容量的降低。因此，已广泛使用预先对非水电解液添加在非水电解液的分解电位或更低电位分解的添加剂(以下称为“成膜剂”)以在负极活性材料层的表面形成膜的技术。例如，日本专利申请公开No.2005-259592(JP2005-259592A)公开了非水电解质二次电池，其中非水电解液含有双(草酸合)硼酸锂(Li[B(C2O4)2]；以下，称为“LiBOB”)作为成膜剂。
技术实现思路
这样的草酸合硼酸盐(oxalatoborate)络合物例如LiBOB可以通过初始充电和放电在负极活性材料层的表面上形成化学稳定的固体电解质界面膜。固体电解质界面膜在允许电荷载体在电解液和活性材料之间移动的同时保护负极的表面，并且可以稳定地抑制非水电解液的额外分解。因此，包含在整个负极活性材料层上形成的源自草酸合硼酸盐络合物(如LiBOB)的固体电解质界面膜的电池是优选的，因为可以提高稳定性和耐久性。然而，当用包含草酸合硼酸盐络合物(如LiBOB)的非水电解液浸渍卷绕电极体时，可能存在膜的形成量的不均匀性(例如，膜的厚度、膜的浓度或涂布量)，其源自形成在构成卷绕电极体的负极上的草酸合硼酸盐络合物如LiBOB。特别是，在非水电解液浸渍后的负极活性材料层的表面，难以在卷绕轴方向上在接近中心的区域形成源自草酸合硼酸盐络合物的固体电解质界面膜。当固体电解质界面膜不均匀地形成在负极活性材料层的表面上时，负极的稳定性可能降低，或者电阻的变化可能导致Li沉积。此外，固体电解质界面膜的不均匀形成可导致电池的耐久性(例如，耐久性试验后的容量保持率或输出)的降低或可靠性的降低(短路)，这是不优选的。本专利技术提供：其中形成具有优选构造的膜的非水电解质二次电池；以及其制造方法。本专利技术人对在包括卷绕电极体的非水电解质二次电池中发生的源自草酸合硼酸盐络合物的膜的形成量的不均匀性进行了研究。结果发现，不均匀性的原因之一是存在不可避免地包含在电池壳体中的钠组分(以下称为“Na组分”)(通常在电极体中)。亦即，用于制备构成卷绕电极体的正极、负极和分隔体的材料在许多情况下包含Na组分(例如，Na盐)。因此，当用非水电解液浸渍卷绕电极体时，首先，Na组分从电极体溶出到非水电解液。溶出到非水电解液的Na组分(典型的是Na离子)随着卷绕电极体中的非水电解液的移动而移动。典型地，由于非水电解液在卷绕轴方向从卷绕电极体的相对端浸渍到卷绕电极体的中心，Na组分(Na离子)也相应地在卷绕轴方向向接近卷绕电极体的中心的区域移动。此时，卷绕电极体中的草酸合硼酸盐络合物(通常为络合离子如[B(C2O4)2]-)的移动(渗透)速度比Na组分(Na离子)的移动(渗透)速度慢。因此，在卷绕轴方向上在接近卷绕电极体的中心的区域中，由于非水电解液的浸渍，Na组分(Na离子)的浓度增加。接下来，当草酸合硼酸盐络合物到达该区域时，优先形成草酸合硼酸盐络合物的不溶性钠盐(例如，双(草酸合)硼酸钠；Na[B(C2O4)2]；以下，称为“NaBOB”)。结果，难以形成期望的固体电解质界面膜，或者膜的形成量显著降低。因此，本专利技术人认为，通过延迟卷绕电极体中不可避免的Na组分在卷绕轴方向上的移动(渗透)速度，防止了卷绕电极体中的Na组分的浓度的增加，特别是在卷绕轴方向上的其中心区域中的Na组分的浓度的增加；其结果是，防止了在该区域中形成大量不溶性草酸合硼酸盐络合物钠盐如NaBOB，使得抑制了固体电解质界面膜形成中的不均匀性。本专利技术人发现，特别是在卷绕轴方向(上述宽度方向)上在正极集电体侧从卷绕电极体的端部的非水电解液的浸渍速度与在卷绕轴方向上卷绕电极体的中心区域中的Na组分的浓度增加紧密关联。因此，本专利技术人发现，通过控制在正极集电体侧从端部的非水电解液的浸渍速度，能够有效地抑制在卷绕轴方向上在中心区域中的Na组分的浓度增加。此外，本专利技术人发现，通过将构成卷绕电极体的正极集电体的细长片状的正极集电体箔中的片材纵向的镜面光泽度和宽度方向的镜面光泽度定义为预定范围的，可以控制非水电解液在正极集电体侧从端部的浸渍速度；其结果是，能够充分抑制在卷绕轴方向上卷绕电极体的中心区域中的Na组分的浓度增加。基于该发现，完成了本专利技术。根据本专利技术的第一方面，提供了一种非水电解质二次电池，其包括：卷绕电极体；非水电解液；和壳体。通过层压细长片状的正极集电体箔、细长片状的负极集电体箔和和细长片状的分隔体以得到层压体并卷绕所得的层压体而形成卷绕电极体。正极集电体箔具有在其上形成有含有正极活性材料的正极活性材料层的表面。负极集电体箔具有在其上形成有含有负极活性材料的负极活性材料层的表面。壳体容纳卷绕电极体和非水电解液。在负极活性材料层的至少表面上形成有源自草酸合硼酸盐络合物的固体电解质界面膜。正极集电体箔满足以下条件：(a)700％≤α≤760％和(b)530％≤β≤590％。其中ɑ表示在与正极集电体箔的纵向方向平行的方向上的60度镜面光泽度。其中β表示在与正极集电体箔的纵向方向垂直的宽度方向上的60度镜面光泽度。本说明书中所述的“镜面光泽度”是指使用根据JISZ8741:1997的测量方法计算的在入射角θ下的镜面光泽度Gs(θ)。因此，“60度镜面光泽度”和“20度镜面光泽度”也可以表示为“Gs(60°)”和“Gs(20°)”。具体地，在整个可见波长区域上具有恒定折射率值1.567的玻璃表面上，将在预定入射角θ(通常为θ＝60°或θ＝20°)下的镜面光泽度设定为参考值100(％)。基于参考值，在相同条件下测量所需样品材料的测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，其包括：通过层压细长片状的正极集电体箔、细长片状的负极集电体箔和细长片状的分隔体以得到层压体并卷绕所得的层压体而形成的卷绕电极体，其中正极集电体箔具有在其上形成有含有正极活性材料的正极活性材料层的表面，和负极集电体箔具有在其上形成有含有负极活性材料的负极活性材料层的表面；非水电解液；和容纳卷绕电极体和非水电解液的壳体，其中，在负极活性材料层的至少表面上形成有源自草酸合硼酸盐络合物的固体电解质界面膜；和正极集电体箔满足以下条件：(a)700％≤α≤760％，和(b)530％≤β≤590％其中α表示在与正极集电体箔的纵向方向平行的方向上的60度镜面光泽度，和其中β表示在与正极集电体箔的纵向方向垂直的宽度方向上的60度镜面光泽度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.17 JP 2014-1894631.一种非水电解质二次电池，其包括：通过层压细长片状的正极集电体箔、细长片状的负极集电体箔和细长片状的分隔体以得到层压体并卷绕所得的层压体而形成的卷绕电极体，其中正极集电体箔具有在其上形成有含有正极活性材料的正极活性材料层的表面，和负极集电体箔具有在其上形成有含有负极活性材料的负极活性材料层的表面；非水电解液；和容纳卷绕电极体和非水电解液的壳体，其中，在负极活性材料层的至少表面上形成有源自草酸合硼酸盐络合物的固体电解质界面膜；和正极集电体箔满足以下条件：(a)700％≤α≤760％，和(b)530％≤β≤590％其中α表示在与正极集电体箔的纵向方向平行的方向上的60度镜面光泽度，和其中β表示在与正极集电体箔的纵向方向垂直的宽度方向上的60度镜面光泽度。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中：正极集电体箔是总算术平均粗糙度为0.08μm至0.12μm的铝箔。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中：草酸合硼酸盐络合物为双(草酸合)硼酸锂。4.一种电池组，其包括：彼此电连接的多个非水电解质二次电池，其中：所述多个非水电解质二...

【专利技术属性】
技术研发人员：花崎亮，
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