锂离子二次电池及其制造方法技术

一种锂离子二次电池的制造方法，所述锂离子二次电池包括正极和负极，所述正极和负极夹着隔离器布置并与电解液一起容纳在包括柔性膜的外壳中，其中在向所述外壳中注入所述电解液时电解液中的溶解氮的量为100μg/mL以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池及其制造方法
本专利技术涉及锂离子二次电池及其制造方法。
技术介绍
二次电池广泛用作诸如手机、数码相机和笔记本计算机等便携式设备的电源，并且近年来普遍作为车辆和家用的电源。特别地，具有高能量密度并且重量轻的锂离子二次电池已经成为生活中重要的能量存储设备。锂离子二次电池具有其中作为电极元件的正极片和负极片由隔离器(separator)隔离的结构。正极片和负极片中的每一个包括通过将包含活性材料、粘合剂和导电助剂等的组合剂施加到集电体(currentcollector)上而形成的具有电极涂层的部分，以及其上没有施加组合剂以连接到电极端子的不具有电极涂层的部分。它们与电解液一起容纳在外壳中，并且外壳被密封。正极端和负极端分别在一端与正极片的没有电极涂层的部分和负极片的没有电极涂层的部分电连接，正极端和负极端的另一端被引出到外壳的外部。对于外壳，经常采用包括厚度为几十至几百微米的铝片或相似材料的柔性膜作为电池重量减轻的手段。尽管柔性膜具有优异的轻量性，但是不利的是，它们的强度低于厚度较大的金属罐壳体，并且易受来自外部的冲击，并且此外当从容纳在容器中的电池元件或电解液产生气体时外壳显著膨胀。因此，已经提出了在制造电解液的步骤中去除电解液中存在的NH3或H2的技术。例如，专利文献1中描述了在包含LiPF6的电解液的制造方法中去除残留杂质(未反应物和副产物)，并且公开了在残留杂质为挥发性物质或气体的情况下，通过流过惰性气体或真空处理来去除杂质。引文列表专利文献专利文献1：JP7-85889A
技术实现思路
技术问题如果在制造电解液的步骤中使用去除杂质的技术，如专利文献1所述，可以暂时去除电解液中的例如NH3和H2的杂质。然而，在将电解液注入电池之前，与电解液接触的气体中的水分、氮气、二氧化碳等溶解在电解液中。因此，难以仅通过在制造电解液的步骤中去除杂质来防止例如由于电解液中的杂质所导致的电池膨胀的问题的发生。在输送容纳在容器中的电解液时，通常用氮气填充容器以防止水分(moisture)污染，并且具体地在这种情况下，大量的氮不利地溶解在电解液中。如果在制造电池时使用包含溶解的氮的电解液，则电池在高温老化时溶解的氮变成气泡使电池膨胀，并导致预期安全性的降低。当电极在注入电池后用电解液真空浸渍时，溶解的氮气通过脱气在电解液中产生气泡，并且气泡可能附着到密封部分，从而使密封性能劣化。本专利技术的一个目的是提供解决上述问题的锂离子二次电池，以及制造该锂离子二次电池的方法。问题的解决方案根据本专利技术一个方案的一种锂离子二次电池的制造方法是一种用于制造锂离子二次电池的方法，所述锂离子二次电池包括正极和负极，所述正极和负极夹着隔离器布置并与电解液一起容纳在包括柔性膜的外壳中，其中在向所述外壳中注入所述电解液时电解液中的溶解氮的量为100μg/mL以下。根据本专利技术的另一方案的一种锂离子二次电池是包括正极和负极，所述正极和负极夹着隔离器布置并与电解液一起容纳在包括柔性膜的外壳中，其中电解液中的溶解氮的量为100μg/mL以下的锂离子二次电池。专利技术的有益效果本专利技术通过将电解液中溶解的氮的量设置为预定量以下，使能有效地抑制电池在高温下的膨胀；以及在锂离子二次电池的制造中，防止在电解液中产生气泡以改善在将电解液注入电池后用电解液对电极进行真空浸渍的密封性能。附图说明图1是示出根据示例实施例的层压锂离子二次电池的内部结构的示意性截面图。图2是示出根据示例实施例的层压锂离子二次电池的电池元件的示意性透视图。图3是示出根据示例性实施例的层压锂离子二次电池的外壳的示意图。图4A是示出根据示例性实施例的层压锂离子二次电池的制造中电池元件如何容纳在外壳中的示意图。图4B是在图4A中获得的层压锂离子二次电池的示意性平面图。图5A是示出根据另一示例性实施例的层压锂离子二次电池的制造中电池元件如何容纳在外壳中的示意图。图5B是在图5A中获得的层压锂离子二次电池的示意性平面图。具体实施方式根据示例实施例的一种锂离子二次电池的制造方法是一种用于制造锂离子二次电池的方法，所述锂离子二次电池包括正极和负极，所述正极和负极夹着隔离器布置并与电解液一起容纳在包括柔性膜的外壳中，其中在向所述外壳中注入所述电解液时电解液中的溶解氮的量为100μg/mL以下。这种制造方法使能有效地抑制所得电池在高温下的膨胀；以及在电池的制造中，防止在电解液中产生气泡以改善在将电解液注入电池后用电解液对电极进行真空浸渍的密封性能。在上述制造方法中，优选在将电解液注入外壳之前对电解液进行减压处理(脱气处理)，使得电解液中的溶解氮的量变为100μg/mL以下，并且将电解液经过减压处理后注入外壳中。那么，在将电解液注入外壳中的电解液中溶解的氮的量越少，原则上更优选。然而，脱气步骤越活跃，则可能更频繁地导致其它不利因素。具体地，然而过多的真空脱气(因为溶解的氮的量减少，所以是优选的)会使溶剂蒸发，电解液的浓度或组成可能改变而增加粘度，结果电池的性能可能劣化。因此，作为粗略的值，溶解氮的量优选为5μg/mL以上，并且更优选为10μg/mL以上。尽管期望在将电解液注入外壳时电解液中的溶解氮的量为100μg/mL以下，但从实现更充分的膨胀抑制效果和防止起泡效果的观点出发，该量更优选为80μg/mL以下，并且进一步优选为75μg/mL以下。从实现更高的效果的观点出发，溶解氮的量可以设置为60μg/mL以下，甚至为50μg/mL以下，优选为40μg/mL以下。因此，在制造的锂离子二次电池中，电解液中的溶解氧的量优选为100μg/mL以下，更优选为80μg/mL以下，进一步优选为75μg/mL以下。从实现更高效果的观点出发，溶解氧的量可以设置为60μg/mL以下，甚至设置为50μg/mL以下，以及甚至设置为40μg/mL以下。从确保电池的期望性能的观点出发，溶解氧的量优选为5μg/mL以上，并且更优选为10μg/mL以上。减压处理可以进行例如1～5个循环，优选1～3个循环，每个循环包括减压和开放。在电解液中存在大量溶解的氮的情况下，优选执行减压处理多个循环，优选2～5个循环，更优选2～3个循环。多个循环的减压处理使能减少每个循环的减压持续时间并有效地除去溶解的氮。如果减压处理执行了太多的循环，则电解液的成分容易蒸发，并因此减压处理优选地执行5个以下的循环，更优选地执行3个以下的循环。减压处理中的压力可以设置为例如相对于大气压-70kPa～-99kPa的压力(比大气压低70～99kPa的压力)。如果减压程度过低，则不能充分去除溶解的氮；并且如果减压程度过高，则电解液的成分容易蒸发。从充分去除溶解氮的观点出发，压力优选为-80kPa～-99kPa，并且更优选为-90kPa～-99kPa。从减少电解液的成分的蒸发和处理效率的观点出发，减压处理中保持预定减压状态的持续时间可以设置为例如10分钟以下，持续时间优选为5分钟以下，并且更优选为2分钟以下，从充分地除去溶解氮的观点出发，优选为0.5分钟以上，并且更优选为1分钟以上。减压处理可以在常温下进行，并且可以设置为例如5～35℃，优选为10～35℃，更优选为10～30℃。如果电解液的温度低，则去除的溶解氮较少；然而，可以减少电解液的组分的蒸发。如果电解液的温度高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池的制造方法，所述锂离子二次电池包括正极和负极，所述正极和负极夹着隔离器布置并与电解液一起容纳在包括柔性膜的外壳中，其中在向所述外壳中注入所述电解液时电解液中的溶解氮的量为100μg/mL以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 JP 2014-199839;2014.11.18 JP 2014-233941.一种锂离子二次电池的制造方法，所述锂离子二次电池包括正极和负极，所述正极和负极夹着隔离器布置并与电解液一起容纳在包括柔性膜的外壳中，其中在向所述外壳中注入所述电解液时电解液中的溶解氮的量为100μg/mL以下。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的制造方法，其中，在向所述外壳中注入所述电解液之前，对所述电解液进行减压处理，使得所述电解液中的溶解氮的量变为100μg/mL以下，并将经过减压处理后的电解液注入所述外壳中。3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的制造方法，其中，向所述外壳注入所述电解液时所述电解液中的溶解氮的量为5μg/mL以上。4.根据权利要求1所述的锂离...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田智行，柳泽良太，铃木隆之，
申请(专利权)人：NEC能源元器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP