非水电解质二次电池及其制造方法技术

负电极复合材料层的平板部(Fp)包括在扁平电极卷绕组件(80)的卷绕轴方向(AD)上的一个端部处的第一端部(E1)、与第一端部(E1)相对的第二端部(E2)、位于第一端部(E1)与第二端部(E2)之间的中心部(CR)。负电极复合材料层平板部(Fp)设置有从第一端部(E1)向第二端部(E2)延伸的多个连通槽(Tr)。连通槽(Tr)包括第一端部(E1)处的第一终端部(Tr1)，包括第二端部(E2)处的第二终端部(Tr2)，包括中心部(CR)中的相对于第一终端部(Tr1)和第二终端部(Tr2)更靠近棱柱形壳底部的起始部(Tr0)，从起始部(Tr0)向第一终端部(Tr1)和第二终端部(Tr2)延伸。负电极复合材料层(22)包括多个颗粒。颗粒包含负电极活性材料和粘合剂。

【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
本专利技术涉及非水电解质二次电池及其制造方法。
技术介绍
公开号为2005-285607的日本专利公开(PTL1)公开了一种非水二次电池，其中通过使正电极复合材料层穿过下辊与具有突出的突起的上辊之间的间隙而在正电极复合材料层的表面中形成槽，该正电极复合材料层是通过用正电极复合剂涂料涂覆芯材(core)，然后干燥并压缩至规定的厚度而获得的。引用列表[PTL1]公开号为2005-285607的日本专利公开
技术实现思路
技术问题用于安装在由电动车辆(EV)代表的汽车上的非水电解质二次电池要求具有长达10年或更长的寿命。在电池的长期使用期间，由于重复充放电循环或持续长时间保存，固体电解质界面(SEI)在负电极活性材料的表面上生长。由于在电池中的锂(Li)源被消耗的同时SEI生长，所以随着SEI的生长而导致电池的容量劣化。为了抑制SEI的生长，可以预先在负电极活性材料的表面上形成稳定的涂层(coating)。例如，通过在第一次充电时，对负电极活性材料的表面处的添加物进行还原分解，可以形成抑制SEI生长的涂层。然而，在用于EV等的大型电池中，电极卷绕组件中具有添加物的涂层的形成倾向于不均匀，这妨碍了较长寿命的实现。在要求高能量密度的车载大型电池中，与用于消费者使用的小型电池相比，电极的面积较大，并且电极卷绕组件中的圈数和堆叠的电极的数量较多。因此，在使用电解质浸渍电极卷绕组件的内部时，被包含在电极卷绕组件中的一些气体没有被完全除去，并且在电极卷绕组件的中心部产生其中使用电解质替换气体不充分的部分(即，其中负电极复合材料层的润湿(wetting)不充分的部分)。由于该部分中的添加物的绝对量不足，因此涂层薄(或粗糙)。另一方面，由于电解质倾向于停留在作为浸渍时电解质的入口并且也作为气体的出口的在电极卷绕组件的卷绕轴方向上的端部处，因此，添加物的量过多并且形成厚的(或致密的)涂层。由此，负电极复合材料层的面内方向上的涂层的形成变得不均匀。当涂层的分布不均匀时，随后的SEI的生长也变得不均匀，这加剧了电极反应的不均匀。另外，在用于车载的大型电池中，进行快速充电和放电，即，大电流(高速率)充电和放电。在高速率充电和放电中，电极(多孔电极复合材料层)大大地膨胀和收缩，因此发生电解质从电极释放以及电解质被吸入电极。然而，这里，电解质的释放量大于吸入量，因此电解质的释放倾向于占优势。结果，电解质被逐渐从电极卷绕组件的中心部推向卷绕轴方向上的端部。在这样的情况下，在用于车载的大型电池中，电解质的分布变得在负电极复合材料层的面内方向上不均匀，并且电解质中包含的支持盐(Li盐)的分布也变得不均匀。Li盐负责正负电极之间的离子传导。因此，当Li盐的分布不均匀时，电极反应也变得不均匀。如上所述，在大型电池中，在制造期间涂层的形成倾向于不均匀，并且在使用期间Li盐的分布也倾向于不均匀。通过组合这样的不均匀，在负电极复合材料层的面内方向上加剧了电极反应的不均匀，并且局部加速了劣化的进行，导致难以实现较长的电池寿命。PTL1尝试通过在电极复合材料层的表面中形成V形槽来提高电解质浸渍的容易性并实现电极卷绕组件中电解质的均匀分布。即，制备出通过将电极活性材料分散在指定溶剂中而获得的涂料(其也可以被称为“糊”或“浆料”)，使用这样的涂料涂覆芯材，随后干燥，从而获得电极复合材料层，之后将电极复合材料层压缩至规定的厚度，并且通过将具有突起的辊压向并接触电极复合材料层而在电极复合材料层的表面中形成V形槽。然而，当以这样的方法在电极复合材料层中形成槽时，复合材料的密度在槽周围局部变高。由此，在槽的周围，反应性(负电极复合材料层的情况下的Li可接受性)局部下降，这会相反地加剧电极反应的不均匀。本专利技术是鉴于上述问题而做出的。因此，本专利技术的目的是提供一种具有长寿命的非水电解质二次电池。问题解决方案(1)一种非水电解质二次电池包括：扁平电极卷绕组件，其包括正电极复合材料层和负电极复合材料层；以及棱柱形壳，其包括底部、与所述底部连续的侧壁、以及与所述侧壁连续并且与所述底部相对的盖。所述棱柱形壳容纳所述扁平电极卷绕组件，以使得所述扁平电极卷绕组件的卷绕轴方向与从所述底部朝向所述盖的方向交叉。所述扁平电极卷绕组件包括通过堆叠所述正电极复合材料层和所述负电极复合材料层的平板部而形成的扁平部。所述扁平部面向所述棱柱形壳的所述侧壁。所述平板部包括在所述扁平电极卷绕组件的卷绕轴方向上的一个端部处的第一端部、与所述第一端部相对的第二端部、以及位于所述第一端部与所述第二端部之间的中心部。所述负电极复合材料层的所述平板部设置有从所述第一端部延伸到所述第二端部的多个连通槽(groove)。所述连通槽包括位于所述第一端部处的第一终端部，包括位于所述第二端部处的第二终端部，包括位于所述中心部中的、相对于所述第一终端部和所述第二终端部更靠近所述棱柱形壳的所述底部的起始部，并且从所述起始部朝向所述第一终端部和所述第二终端部延伸。所述负电极复合材料层包括多个颗粒。所述颗粒包含负电极活性材料和粘合剂。根据上面的构造，设置从负电极复合材料层的中心部延伸到用作排气端口的电极卷绕组件的两端部的连通槽，其中在浸渍期间气体不大可能从中心部逸出(即，中心部不大可能被润湿)。位于中心部的连通槽的起始部相对于第一终端部和第二终端部在从底部朝向盖的方向(典型地，竖直向上的方向)上更靠近底部(典型地，竖直方向上的最下侧)。因此，在浸渍期间，气体能够容易地通过连通槽而被释放，并且电解质和用于形成涂层的添加物能够到达负电极复合材料层的中心部。由此，能够抑制在负电极复合材料层的面内方向上的涂层形成的不均匀。这样的连通槽还用作在高速率充电和放电期间从负电极复合材料层或正电极复合材料层释放的电解质的返回路径。也就是说，在高速率充电和放电期间被推向扁平电极卷绕组件的卷绕轴方向上的端部的电解质沿着连通槽返回到扁平电极卷绕组件的中心部。由此，抑制了Li盐分布的不均匀，并抑制了高速率充电和放电时寿命的缩短。上面的构造中的负电极复合材料层是由颗粒获得的复合材料层，而不是由涂料获得的复合材料层。该颗粒是固体含量比(混合物中液体以外的成分所占的质量比)比涂料高的湿粉状颗粒材料，并且能够在湿润时通过辊之间的压缩成形而形成负电极复合材料层。这里，通过在成形辊中设置与连通槽对应的形状的刻印(mark)(突起)，能够形成具有连通槽的负电极复合材料层。由于颗粒处于湿润状态并且在成形期间呈现出流动性和柔软性，因此该复合材料的密度不会在连通槽中和槽周围局部地增加，并且尽管在表面中存在槽，也能够形成具有在面内方向上基本均匀的复合材料密度的负电极复合材料层。由此，可以抑制由于复合材料的密度变化导致的电极反应的不均匀。这里，“基本均匀的复合材料密度”意味着负电极复合材料层的厚度最小的部分(连通槽的底部)中的复合材料的密度是厚度最大的部分(除了连通槽之外的部分)中的复合材料的密度的至少0.90倍并且至多1.10倍。如上所述，在上面[1]的非水电解质二次电池中，涂层的分布和Li盐的分布基本均匀并且复合材料的密度变化也较小，因此电池的寿命提高。(2)在所述平板部中，优选地，所述连通槽关于穿过所述起始部并且在与所述卷绕轴方向交叉的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，包括：扁平电极卷绕组件，其包括正电极复合材料层和负电极复合材料层；以及棱柱形壳，其包括底部、与所述底部连续的侧壁、以及与所述侧壁连续并且与所述底部相对的盖，所述棱柱形壳容纳所述扁平电极卷绕组件，以使得所述扁平电极卷绕组件的卷绕轴方向与从所述底部朝向所述盖的方向交叉，所述扁平电极卷绕组件包括通过堆叠所述正电极复合材料层和所述负电极复合材料层的平板部而形成的扁平部，所述扁平部面向所述侧壁，所述平板部包括在所述卷绕轴方向上的一个端部处的第一端部、与所述第一端部相对的第二端部、以及位于所述第一端部与所述第二端部之间的中心部，所述负电极复合材料层的所述平板部设置有从所述第一端部延伸到所述第二端部的多个连通槽，所述连通槽包括位于所述第一端部处的第一终端部，包括位于所述第二端部处的第二终端部，包括位于所述中心部中的、相对于所述第一终端部和所述第二终端部更靠近所述底部的起始部，并且从所述起始部朝向所述第一终端部和所述第二终端部延伸，所述负电极复合材料层包括多个颗粒，并且所述颗粒包含负电极活性材料和粘合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.02 JP 2014-2039511.一种非水电解质二次电池，包括：扁平电极卷绕组件，其包括正电极复合材料层和负电极复合材料层；以及棱柱形壳，其包括底部、与所述底部连续的侧壁、以及与所述侧壁连续并且与所述底部相对的盖，所述棱柱形壳容纳所述扁平电极卷绕组件，以使得所述扁平电极卷绕组件的卷绕轴方向与从所述底部朝向所述盖的方向交叉，所述扁平电极卷绕组件包括通过堆叠所述正电极复合材料层和所述负电极复合材料层的平板部而形成的扁平部，所述扁平部面向所述侧壁，所述平板部包括在所述卷绕轴方向上的一个端部处的第一端部、与所述第一端部相对的第二端部、以及位于所述第一端部与所述第二端部之间的中心部，所述负电极复合材料层的所述平板部设置有从所述第一端部延伸到所述第二端部的多个连通槽，所述连通槽包括位于所述第一端部处的第一终端部，包括位于所述第二端部处的第二终端部，包括位于所述中心部中的、相对于所述第一终端部和所述第二终端部更靠近所述底部的起始部，并且从所述起始部朝向所述第一终端部和所述第二终端部延伸，所述负电极复合材料层包括多个颗粒，并且所述颗粒包含负电极活性材料和粘合剂。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中在所述平板部中，所述连通槽关于穿过所述起始部并且在与所述卷绕轴方向交叉的方向上延伸的直线线对称。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅山浩哉，桥本达也，和田直之，福本友祐，横山友嗣，
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