电极、非水电解质电池、电池包及车辆制造技术

本发明专利技术的实施方式涉及电极、非水电解质电池、电池包及车辆。本实施方式的目的在于提供能够实现在高温下也显示优异寿命性能的非水电解质电池的电极、在高温下也显示优异寿命性能的非水电解质电池、含有该非水电解质电池的电池包及搭载有该非水电解质电池的车辆。根据实施方式，提供一种电极。该电极含有集电体和电极层。电极层配置在集电体上且含有氟化锂。氟化锂相对于电极层重量的含量在从电极层与集电体的界面开始向电极层内的相对于电极层厚度为20％为止的厚度区域中为0.02重量％以上且小于2重量％的范围。另外，氟化锂的含量在从相对于电极层与集电体的界面位于电极层背侧的面开始向电极层内相对于电极层厚度为20％为止的厚度区域中为2重量％以上且10重量％以下。

Electrodes, nonaqueous electrolyte batteries, battery packs and vehicles

The method of implementation of the invention relates to an electrode, a non water electrolyte battery, a battery pack and a vehicle. The purpose is to provide a display electrode, also can realize the nonaqueous electrolyte battery excellent life properties at high temperatures also showed a nonaqueous electrolyte battery, excellent life property containing the nonaqueous electrolyte battery and battery pack with the non water electrolyte battery vehicles at high temperature. An electrode is provided according to the implementation. The electrode contains the collector and the electrode layer. The electrode layer is arranged on the collector and contains lithium fluoride. The weight of LIF relative to the electrode layer is 0.02 weight% and less than 2 wt.% in the thickness range from the interface between the electrode layer and the collector body to the thickness of the electrode layer relative to the electrode layer 20%. In addition, the content of lithium fluoride is more than 2 wt.% and 10 wt.% below the thickness area from the surface opposite to the electrode layer and the surface of the electrode layer to the thickness of the electrode layer relative to the electrode layer 20%.

【技术实现步骤摘要】
电极、非水电解质电池、电池包及车辆
本专利技术的实施方式涉及电极、非水电解质电池、电池包及车辆。
技术介绍
负极中含有钛氧化物作为活性物质的电池与一般的石墨系负极的电池相比，工作电位更高、负极的比表面积也更低。因而，在使用了钛氧化物的电池中，与非水电解质(电解液)的副反应所带来的影响小。但是，在高温条件下，对于使用了钛氧化物的负极而言，与非水电解质或吸附成分的副反应也成为问题。这种副反应成为引起循环性能降低等的主要原因。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题是以提供能够实现在高温下也显示优异寿命性能的非水电解质电池的电极、在高温下也显示优异寿命性能的非水电解质电池、含有该非水电解质电池的电池包及搭载有该非水电解质电池的车辆为目的。根据实施方式，提供一种电极。该电极含有集电体和电极层。电极层配置在集电体上且含有氟化锂。氟化锂相对于电极层重量的含量在从电极层与集电体的界面开始向电极层内的相对于电极层厚度为20％为止的厚度区域中，为0.02重量％以上且小于2重量％的范围。另外，氟化锂的含量在从相对于电极层与集电体的界面位于电极层背侧的面开始向电极层内的相对于电极层厚度为20％为止的厚度区域中，为2重量％以上且10重量％以下。根据另一实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池含有正极、负极和非水电解质。负极含有活性物质，该活性物质含有含钛氧化物。正极与负极中的至少一者含有上述实施方式的电极。根据再一个实施方式，提供一种电池包。该电池包含有上述非水电解质电池。根据又一实施方式，提供一种车辆。该车辆中搭载有上述电池包。根据上述构成的电极，可以提供在高温下也显示优异寿命性能的非水电解质电池、含有该非水电解质电池的电池包及搭载有该非水电解质电池的车辆。附图说明图1为第2实施方式之一例的非水电解质电池的截面图。图2为图1的A部的放大截面图。图3为示意地表示第2实施方式的另一例的非水电解质电池的部分欠缺立体图。图4为图3的B部的放大截面图。图5为第3实施方式之一例的电池包的分解立体图。图6为图5的电池包的电路的模块图。图7为搭载有第3实施方式之一例的电池包的车辆的示意图。(符号说明)1、11电极组、2、12外包装构件、3、14负极、3a、14a负极集电体、3b、14b负极层、4、15隔膜、5、13正极、5a、13a正极集电体、5b、13b正极层、6、16负极端子、7、17正极端子、10非水电解质电池、20、42电池包、21单电池、22胶带、23组电池、24印刷布线基板、25热敏电阻、26保护电路、27通电用的外部端子、28正极侧导线、29正极侧连接器、30负极侧导线、31负极侧连接器、32、33布线、34a阳极侧布线、34b阴极侧布线、35用于电压检测的布线、36保护片材、37收纳容器、38盖、41汽车。具体实施方式据报道，通过在使用了石墨等碳质物的电极的表面上形成Li化合物的覆膜、或利用Li化合物将作为活性物质的碳质物被覆，会抑制气体向该电极的吸附，结果使得使用了该电极的电池的容量等性能提高。另外报道了，通过在作为负极活性物质的钛氧化物中的氟掺杂，可以提高60℃以上的高温气氛下的寿命性能。进而报道了，通过在锂镍钴锰复合氧化物(所谓的三元系正极活性物质)等锂镍氧化物的表面上被覆Li化合物，可以抑制在60℃左右高温气氛下的储存时的气体产生。另外还报道了，当使用含有作为构成元素含硅(Si)或锡(Sn)的合金作为负极活性物质的负极时，通过在该负极的表面上形成Li化合物的层，可以期待抑制电解质的分解反应的效果，结果循环性能提高。根据这些报道，虽然可以期待寿命性能稳定化的优异效果，但由于利用Li化合物将活性物质或电极被覆，因此有电阻提高的可能性。另外，需要将被覆层形成在活性物质表面上的工序或者涂布在电极表面上的工序等。实施方式的电极在电极层(电极合剂层)的表层附近20％的厚度区域中以2-10重量％的含有氟化锂、在与集电体的界面附近的20％厚度区域中以0.02以上且小于2重量％的范围含有氟化锂。通过使用这种电极作为正极及负极中的至少一者，在使用了含钛氧化物系负极的非水电解质电池中，可以期待高温下的循环性能提高或者抑制副反应的效果。另外，由于氟化锂在电极的制作时能够与活性物质或导电剂混合，因此在电极制作时无需增加新的工序。进而，氟化锂分散在电极合剂层内部，不形成被覆层。因而，因氟化锂的导入所导致的电阻提高是轻微的。(第1实施方式)根据第1实施方式，提供一种电极。该电极含有集电体和电极层。电极层配置在集电体上且含有氟化锂。氟化锂相对于电极层重量的含量在从电极层与集电体的界面开始向电极层内的相对于电极层厚度为20％为止的厚度区域中，为0.02重量％以上且小于2重量％的范围。另外，氟化锂的含量在从相对于电极层与集电体的界面位于电极层背侧的面开始向电极层内的相对于电极层厚度为20％为止的厚度区域中，为2重量％以上且10重量％以下。实施方式的电极制造方法的详细情况在后叙述，可以是将电极层形成在集电体上而成。另外，电极层可以形成在集电体的单面或两面(一个面及其背侧面这两者)上。配置在集电体上的电极层的至少一部分与集电体相接触。与集电体接触的部分中，电极层的厚度例如可以是从集电体与电极层相接触的界面开始至位于与该界面成相反侧的电极层的面为止的距离。另一方面，虽然有存在集电体与电极层未接触的部分的情况，但在如此电极层从集电体上浮起的部分中，可以将面向集电体的电极层的面作为界面，从该面至背侧的面为止的距离是电极层的厚度。另外，相对于集电体与电极层的界面位于电极层背侧的面可以是电极的表面。从该面向电极层内的20％厚度区域、即电极层的表层附近(电极表面附近)处，氟化锂的含量较高。另一方面，当电极层形成在集电体的两面上时，集电体与电极层的界面可以位于朝向电极深度方向的内部。在从位于集电体侧的电极层的面开始向电极层内的20％厚度区域、即集电体与电极层的界面附近处，氟化锂的含量较低。这样，电极层中的氟化锂分布在电极的厚度方向上带有梯度，由此可以有效地抑制非水电解质的分解。一般来说，非水电解质的分解反应多是以Li盐的分解为起点。例如，LiPF6易于分解为PF5和LiF，此时产生的PF5亲核取代地与活性物质表面或溶剂等发生反应。在上述电极中，分散于电极中的氟化锂(LiF)溶解在非水电解质中，通过平衡地抑制LiPF6等Li盐的分解，发挥抑制副反应的效果。虽然氟化锂(LiF)等Li化合物对有机溶剂的溶解度低，但并非是完全不溶解。另外已知，这种Li化合物在LiPF6等路易斯酸存在下、溶解度会提高。进而，向电极内部的深度方向的Li盐浓度随着从表面向内部、即从电极层的表层向集电体行进而降低。因而，使在电极深度方向上带有分散于电极内部的Li化合物的浓度梯度可以使得Li化合物的浓度对应于非水电解质中的Li盐浓度。这与例如使Li化合物均匀地分散在电极内部时相比，可以将由于在电极层中混合Li化合物所导致的电极的电阻提高抑制在最小限。如上所述，实施方式中，对于氟化锂等Li化合物，着眼于与以往报道的作为Li盐的功能、表面保护的功能根本上不同的效果。另外，即便是在非水电解质中含有氟化锂也可期待相同的效果，但当氟化锂量过剩时，有非水电解质中作为固体存在的氟化锂在注液的工序中引起堵塞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，其含有集电体和配置在所述集电体上且含有氟化锂的电极层，所述氟化锂相对于所述电极层的重量的含量在从所述电极层与所述集电体的界面开始向所述电极层内的相对于所述电极层厚度为20％为止的厚度区域中为0.02重量％以上且小于2重量％的范围，在从相对于所述电极层与所述集电体的界面位于所述电极层背侧的面开始向所述电极层内的相对于所述电极层厚度为20％为止的厚度区域中为2重量％以上且10重量％以下。

【技术特征摘要】
2016.09.21 JP 2016-1837051.一种电极，其含有集电体和配置在所述集电体上且含有氟化锂的电极层，所述氟化锂相对于所述电极层的重量的含量在从所述电极层与所述集电体的界面开始向所述电极层内的相对于所述电极层厚度为20％为止的厚度区域中为0.02重量％以上且小于2重量％的范围，在从相对于所述电极层与所述集电体的界面位于所述电极层背侧的面开始向所述电极层内的相对于所述电极层厚度为20％为止的厚度区域中为2重量％以上且10重量％以下。2.根据权利要求1所述的电极，其中，从所述电极层与所述集电体的界面开始向所述电极层内的相对于所述电极层厚度为20％以上且80％以下的厚度区域中的所述氟化锂的含量为从所述电极层与所述集电体的界面开始向所述电极层内的相对于所述电极层厚度为20％为止的厚度区域中的所述氟化锂的含量以上、且为从相对于所述电极层与所述集电体的界面位于所述电极层背侧的面开始向所述电极层内的相对于所述电极层厚度为20％为止的厚度区域中的所述氟化锂的含量以下的范围内。3.根据权利要求1或2所述的电极，其中，所述电极层含有所述氟化锂的含量小于2重量％的第1层、和所述氟化锂的含量为5重量％以上且10重量％以下的第2层。4.一种非水电解质电池，其具备正极、含有包含含钛氧化物的活性物质的负极、和非水电解质，所述正极和所述负极中的至少一者为权利要求1～3中任一项所述的电极。5.根据权利要求4所述的非水电解质电池，其中，所述含钛氧化物含有选自尖晶石型钛酸锂、单斜晶系β型钛氧化物、Ti1-xM1xNb2-yM2yO7-δ、Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2zO14+...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下泰伸，保科圭吾，笹川哲也，五十崎义之，高见则雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP