非水电解质二次电池、用于非水电解质二次电池的电极体和制造电极体的方法技术

电极体包含：包含正极活性材料层的正极；包含负极活性材料层的负极；和将正极和负极相互电分隔的隔片，其中正极活性材料层和隔片包含N‑甲基吡咯烷酮(NMP)。正极活性材料层中的N‑甲基吡咯烷酮含量(NMP)相对于正极活性材料层的总固体含量为54ppm至602ppm，且隔片中的N‑甲基吡咯烷酮含量(NMP)相对于正极活性材料层的总固体含量为10ppm至26ppm。

【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、用于非水电解质二次电池的电极体和制造电极体的方法专利技术背景1.专利
本专利技术涉及非水电解质二次电池和用于非水电解质二次电池的电极体。2.相关技术描述非水电解质二次电池如锂离子二次电池(锂二次电池)具有比现有电池的那些更轻的重量和更高的能量密度。因此，目前非水电解质二次电池优选用作PC、便携式装置等的所谓便携式电源，或者用作车辆的驱动电源。特别是，能够得到高能量密度的轻重量锂离子二次电池优选用作高输出电源以驱动车辆如电车(EV)、混合动力车(HV)或插电式混合动力车(PHV)。在非水电解质二次电池的典型构型中，正极和负极分别包括：由高导电金属如铝(正极)和铜(负极)形成的集电体；和在集电体上形成且包含能够可逆地储存和释放电荷载体的化合物(称为正极活性材料和负极活性材料)的正极活性材料层和负极活性材料层。除了为主要组分的活性材料外，这些正极和负极活性材料层包含各种添加剂。例如，将粘合剂加入正极活性材料层和负极活性材料层中以改进附着力并实现结构稳定性。将导电材料(通常碳材料，例如炭黑)加入正极活性材料层中以改进导电性。另外，提出了将各种添加剂加入正极活性材料层和负极活性材料层中用于各种目的的技术。作为添加剂的实例，日本专利申请公开No.2013-065409(JP2013-065409A)描述了非水电解质二次电池，其中将N-甲基吡咯烷酮(在下文中称为“NMP”)作为添加剂加入正极活性材料层中。JP2013-065409A描述了正极活性材料层的挠性和正极活性材料层与集电体之间的附着力可通过将NMP加入正极活性材料层中而改进；因此，可防止正极活性材料层的裂化和正极活性材料层从正极集电体上剥离。然而，当JP2013-065409A中所述其中将NMP加入正极活性材料层中的非水电解质二次电池用作电车(EV)、混合动力车(HEV)或插电式混合动力车(PHV)的驱动电源时，要求可经长时间如10年或更长，显示出高电池性能(要求长使用寿命)。正极活性材料层中NMP的量的简单提高不能长时间保持通过将NMP加入正极活性材料层中而得到的有利效果。即，这是因为在电池构造期间加入正极活性材料层中的NMP在从开始使用电池起随着时间消逝而从正极活性材料层中损失。然而，考虑该损失，当在电池构造期间将过量NMP加入正极活性材料层中时，过量的NMP导致电池的内部电阻(反应电阻)提高，这不是优选的。专利技术概述做出本专利技术以解决现有技术的上述问题，且其目的是提供非水电解质二次电池，其能够：在电池构造以后容许适量NMP长时间存在于正极活性材料层中；和长时间保持通过NMP的存在而得到的电池性能方面的有利效果(例如高输出特性)。本专利技术的另一目的是提供用于非水电解质二次电池以实现上述目的的电极体。本专利技术人进行了关于为何正极活性材料层中的NMP含量随着时间而降低的原因的充分研究。在相关技术中，认为正极活性材料层中的NMP含量降低，因为正极活性材料层中的NMP逐步溶于非水电解质溶液中。另一方面，本专利技术人发现正极活性材料层中的NMP含量降低，因为NMP在正极活性材料的表面上氧化并分解。本专利技术人发现能够将预定量的NMP加入隔片中使得隔片中的NMP可供入正极活性材料层中的构型，从而完成本专利技术。为实现上述目的，根据本专利技术一方面，提供用于非水电解质二次电池的电极体，电极体包括：包含含有正极活性材料的正极活性材料层的正极；包含含有负极活性材料的负极活性材料层的负极；和将正极和负极相互电分隔的隔片。正极活性材料层和隔片包含N-甲基吡咯烷酮。此处，正极活性材料层中的N-甲基吡咯烷酮含量相对于正极活性材料层的总固体含量为54ppm至602ppm，且隔片中的N-甲基吡咯烷酮含量相对于正极活性材料层的总固体含量为10ppm至26ppm。通过使用具有上述构型的电极体构造非水电解质二次电池，可长时间保持通过将N-甲基吡咯烷酮加入正极活性材料层中而得到的改进电池性能的效果。即，可长时间显示高电池性能(例如高输出特性)。推测显示该效果是因为隔片中所含的N-甲基吡咯烷酮补偿在长时间使用时导致的正极活性材料层中的N-甲基吡咯烷酮损失。即，在具有上述构型的电极体中，适量N-甲基吡咯烷酮长时间保持在正极活性材料层中。因此，在构造非水电解质二次电池期间，电极体可用作能够长时间保持通过将N-甲基吡咯烷酮加入正极活性材料层中而得到的改进电池性能的效果的电极体。因此，根据本专利技术，提供非水电解质二次电池，其包括：本文公开的电极体；和非水电解质溶液。“正极活性材料层中的N-甲基吡咯烷酮含量”和“隔片中的N-甲基吡咯烷酮含量”各自可例如作为N-甲基吡咯烷酮相对于正极活性材料层的总固体含量的含量(ppm)得到，通过将每单位面积正极活性材料层或隔片所含N-甲基吡咯烷酮的量(g/m2)除以每单位面积正极集电体提供的正极活性材料层的质量(g/m2)，即正极活性材料层的单位面积质量(g/m2)。当正极活性材料层提供于正极集电体的两个表面上时，“正极活性材料层的单位面积质量”指在正极集电体的表面上提供的正极活性材料层的单位面积总质量。此处每单位面积正极活性材料层或隔片所含N-甲基吡咯烷酮的量可例如使用气相色谱-质谱法(GC-MS)测量。在该说明书中，“非水电解质二次电池”指包含非水电解质溶液(通常包含在非水溶剂(有机溶剂)中的支持电解质的电解质溶液)的电池。在该说明书中，“二次电池”指可重复充电和放电的一般电池，且为关于化学电池如锂离子二次电池和物理电池如双电层电容器的集合性术语。日本专利申请公开No.2010-067358(JP2010-067358A)描述了包含N-甲基吡咯烷酮的隔片。然而，JP2010-067358A既没有公开，也没有暗示通过将N-甲基吡咯烷酮加入正极活性材料层中而得到的改进电池性能的效果。即，JP2010-067358A中所述技术基于完全不同于本专利技术所述的技术想法。另外，JP2010-067358A既没有公开，也没有暗示其中正极活性材料层中N-甲基吡咯烷酮的逐步损失通过将N-甲基吡咯烷酮加入隔片中而补偿的构型。因此，上述效果最初是由本专利技术人发现的。在本文所述电极体的方面中，正极活性材料为锂复合氧化物。一般而言，其中锂复合氧化物用作正极活性材料的非水电解质二次电池，即锂离子二次电池显示出高能量密度和高电池容量，因此可在高操作电压下使用。因此，锂离子二次电池可用作高输出电源。另外，锂离子二次电池具有优异的循环特性并且可以以高输入和输出密度充电和放电；因此，可用于其中重复高倍率充电放电的应用。由于这些特性，具有上述构型的电极体可用作用于车辆的电池如车辆驱动电源中所用的电极体。当非水电解质二次电池用作车辆用电池(通常车辆用驱动电源)时，要求长时间(例如10年或更长)显示出高电池性能(要求长使用寿命)。因此，可特别显示出采用本专利技术而得到的效果。在本文所述电极体的方面中，电极体为卷绕电极体，其中将细长正极、细长负极和细长隔片层压并在纵向上卷绕。当电极体配置成上述卷绕电极体时，电极体的容量可提高。卷绕电极体适于大批生产。本专利技术适用于卷绕电极体。另外，根据本专利技术另一方面，提供制造电极体的方法，电极体包括正极、负极和隔片，正极包含含有正极活性材料的正极活性材料层，负极包含含有负极活性材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于非水电解质二次电池的电极体，所述电极体包括：包含含有正极活性材料的正极活性材料层的正极；包含含有负极活性材料的负极活性材料层的负极；和将正极和负极相互电分隔的隔片，其中：正极活性材料层和隔片包含N‑甲基吡咯烷酮，正极活性材料层中的N‑甲基吡咯烷酮含量相对于正极活性材料层的总固体含量为54ppm至602ppm，且隔片中的N‑甲基吡咯烷酮含量相对于正极活性材料层的总固体含量为10ppm至26ppm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.29 JP 2014-2200291.用于非水电解质二次电池的电极体，所述电极体包括：包含含有正极活性材料的正极活性材料层的正极；包含含有负极活性材料的负极活性材料层的负极；和将正极和负极相互电分隔的隔片，其中：正极活性材料层和隔片包含N-甲基吡咯烷酮，正极活性材料层中的N-甲基吡咯烷酮含量相对于正极活性材料层的总固体含量为54ppm至602ppm，且隔片中的N-甲基吡咯烷酮含量相对于正极活性材料层的总固体含量为10ppm至26ppm。2.根据权利要求1的电极体，其中正极活性材料为锂复合氧化物。3.根据权利要求1或2的电极体，其中电极体为卷绕电极体，其中将细长正极、细长负极和细长隔片层压并在纵向上卷绕。4.非水电解质二次电池，其包含：电极体，其中将包含正极活性材料层的正极、包含负极活性材料层的负极及将正极和负极相互电分隔的隔片层压；和非水电解质溶液，其中：电极体为根据权利要求1-3中任一项的电极体。5.制造电极体的方法，电极体包含正极、负极和隔片，正极包含含有正极活性材料的正极活性材料层，负极包含含有负极活性材料的负极活性材料层，隔片将正极和负极相互电分隔，且所述方法包括：制备正极，其中通过将包含正极活性材料和N-甲基吡咯烷酮的形成正极活...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉木匠，竹原晓，
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