非水电解液二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种实现良好的高速率特性和高循环特性(防止容量降低)的并存的非水电解液二次电池。本发明专利技术的非水电解液二次电池，具备具有正极活性物质层正极、具有负极活性物质层的负极和非水电解液。所述负极活性物质层包含负极活性物质和炭黑。在所述炭黑的表面的至少一部分形成有被膜，所述被膜由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物形成。

【技术实现步骤摘要】
非水电解液二次电池
本专利技术涉及非水电解液二次电池。详细涉及非水电解液二次电池的负极材料。
技术介绍
以锂离子二次电池为代表的非水电解液二次电池，重量轻且可得到高能量密度，因此被广泛用作个人电脑、便携终端等的移动电源或车辆驱动用电源。然而，作为车辆的驱动用电源使用的锂离子二次电池等非水电解液二次电池中，需要在短时间以大电流进行充电或放电。因此，车辆的驱动用电源需求优异的急速充放电特性(即高速率特性)。并且，作为车辆的驱动用电源使用的锂离子二次电池等非水电解液二次电池，需要搭载于车辆，并且即使长期重复进行多次充放电循环也能持续发挥稳定的性能。因此，车辆的驱动用电源也需求优异的耐久性(即循环特性)。以往，为提高这些特性尝试了各种方法。作为该方法之一可举出非水电解液二次电池所使用的负极材料的改良。例如，作为这种技术的一例，专利文献1中记载了通过使锂离子在负极内部的顺利扩散，减少负极的内部电阻，由此谋求循环特性提高的非水电解液二次电池。该非水电解液二次电池的负极形成有包含负极活性物质和炭黑的负极活性物质层，所述负极活性物质由石墨材料形成，所述炭黑的特征在于，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收量为预定量以上。专利文献1中记载了通过使负极活性物质层以0.05重量％以上且5重量％以下的范围含有该高DBP吸收量的炭黑，负极中的非水电解液的液体保持性提高，其结果在作为负极活性物质的石墨的粒子间能够获得顺利的锂离子扩散。在先技术文献专利文献1：日本国专利申请公开第2000-348719号公报
技术实现思路
但是，在上述专利文献1所记载的结构的锂离子二次电池的负极活性物质层中，该负极活性物质层所含的炭黑的比表面积大，因此发生该炭黑与非水电解液的反应，其结果会发生电池容量的降低。电池容量的降低即意味着耐久性(循环特性)的降低，因而不优选。因此，本专利技术以在如上述专利文献1所述的负极材料的改良这样的方法的基础上提高非水电解液二次电池的性能为目标，目的是提供实现良好的高速率特性和循环特性(防止容量降低)的并存的非水电解液二次电池。本专利技术人对于以锂离子二次电池为代表的非水电解液二次电池的负极材料进行了各种研究，了解到通过向负极活性物质层中添加负极活性物质和炭黑能够提高高速率特性，但是也确认了随着反复的充放电，在负极中进行电解液的还原分解，钝化膜在负极的表面生成、生长，从而成为容量降低的一个原因。进一步研究的结果，发现该容量降低能够通过在负极活性物质中所含的炭黑的表面形成由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物构成的被膜而避免，从而完成了本专利技术。即，为实现上述目的，根据本专利技术提供一种非水电解液二次电池，该二次电池具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极和非水电解液。在此公开的非水电解液二次电池中，上述负极活性物质层包含负极活性物质和炭黑。并且，其特征在于，在上述炭黑的表面的至少一部分形成有由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物构成的被膜。该结构的非水电解液二次电池，在负极活性物质层中除了负极活性物质以外还含有炭黑，并且在该炭黑表面形成有由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物构成的被膜。由此，能够维持良好的高速率特性，并且即使在反复持续充放电的情况下，也能够在负极中(具体为负极活性物质层)抑制非水电解液的分解，进而抑制钝化膜在表面的生成、生长，抑制容量降低。因此，根据在此公开的非水电解液二次电池，能够实现良好的高速率特性和循环特性(耐久性)的并存。在此公开的非水电解液二次电池的一优选方式中，其特征在于，上述被膜包含具有铌(Nb)作为过渡金属元素的锂离子传导性锂过渡金属复合氧化物。含有Nb(典型为含有+5价的铌(Nb5+))的锂过渡金属复合氧化物(以下也称为“Nb系锂离子传导性复合氧化物”)的锂离子传导性特别优异。因此，通过将Nb系锂离子传导性复合氧化物作为上述被膜的形成成分，能够更有效地抑制伴随充放电循环的容量降低。特别优选结晶度低的Nb系锂离子传导性复合氧化物。另外，在此公开的非水电解液二次电池的另一优选方式中，其特征在于，作为上述负极活性物质，包含圆形度的平均值为0.9以上、平均粒径为5μm以上且15μm以下的球状石墨。使用圆形度为0.9以上的球状石墨粒子作为负极活性物质的情况下，与一般的鳞片状石墨粒子作为负极活性物质的情况相比，在负极活性物质层中的石墨粒子间容易产生孔隙。通过在该孔隙配置上述炭黑，能够提高负极活性物质层中的非水电解液的保持性能(液体保持性)，能够更有效地使高速率特性提高。并且也能够有效地抑制伴随充放电循环的容量降低。另外，本专利技术作为解决上述课题的另一侧面，提供一种非水电解液二次电池的制造方法，所述非水电解液二次电池形成有由上述锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物构成的被膜。即，在此公开的非水电解液二次电池的制造方法，是制造具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极和非水电解液的非水电解液二次电池的方法，包括在正极集电体上形成正极活性物质层从而形成正极，以及在负极集电体上形成负极活性物质层从而形成负极。在此，上述制造方法的特征在于，上述负极活性物质层形成为至少包含负极活性物质和炭黑，在所述炭黑的表面的至少一部分形成有由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物构成的被膜，该被膜是在上述炭黑的表面通过采用ALD(原子层沉积：AtomicLayerDeposition)法沉积上述锂过渡金属复合氧化物而形成的。通过采用ALD法，能够在炭黑粒子的表面良好地形成适合达成本专利技术的目的的厚度的上述锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物构成的被膜。附图说明图1是用于对作为一实施方式涉及的非水电解液二次电池的锂离子二次电池的内部结构进行示意性说明的图。图2是表示通过使锂离子二次电池的负极活性物质层中含有炭黑，对25℃条件下的充放电循环(2000次循环)试验后的电阻增加率带来的效果的表。图3是表示通过在锂离子二次电池的负极活性物质层中所含有的炭黑的表面形成由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物构成的被膜，对60℃条件下的充放电循环(200次循环)试验后的容量降低率(容量维持率)带来的效果的表。图4是表示通过使锂离子二次电池的负极活性物质层中含有碳黑而实现的低温(-10℃)条件下的充电电阻的降低程度的表。标号说明10正极12正极集电体14正极活性物质层16正极活性物质层非形成部20负极22负极集电体24负极活性物质层26负极活性物质层非形成部40隔板50壳体52主体54盖体70正极端子72负极端子80卷绕电极体100非水电解液二次电池(锂离子二次电池)具体实施方式以下，对作为在此公开的非水电解液二次电池的典型例的锂离子二次电池的一优选实施方式进行说明。在本说明书中特别提及的事项以外的且实施所需的事项，可以作为本领域技术人员基于该领域的以往技术的设计事项来掌握。再者，以下会进行详细说明，但在此公开的非水电解液二次电池，只要负极活性物质层包含负极活性物质和炭黑，并且在该炭黑的表面的至少一部分形成有由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物构成的被膜即可，本专利技术的应用对象的电池不限定于在此作为实施方式进行说明的结构的锂离子二次电池。再者，在本说明书中“非水电解液二次电池”是指电解液使用了非水系的有机溶剂的二次电池。另外，“锂离子二次电池”是指作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液二次电池，具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极和非水电解液，所述负极活性物质层包含负极活性物质和炭黑，在所述炭黑的表面的至少一部分形成有被膜，所述被膜由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物形成。

【技术特征摘要】
2015.11.12 JP 2015-2224861.一种非水电解液二次电池，具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极和非水电解液，所述负极活性物质层包含负极活性物质和炭黑，在所述炭黑的表面的至少一部分形成有被膜，所述被膜由锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物形成。2.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池，所述被膜包含作为过渡金属元素具有铌的锂离子传导性的锂过渡金属复合氧化物。3.根据权利要求1或2所述的非水电解液二次电池，作为所述负极活性物质，包含圆形度的平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：早稻田哲也，阿部武志，竹林义友，
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