非水电解质电池、电池包、及车辆制造技术

本发明专利技术提供非水电解质电池、电池包及车辆。所述非水电解质电池包含正极、负极和非水电解质。负极包含负极集电体和配置在该负极集电体上的负极合剂层。负极合剂层包含可嵌入及脱嵌锂离子的含钛金属氧化物粒子和含有丙烯酸系树脂的粘结剂。含钛金属氧化物粒子在表面的至少一部分上具有含碳材料的相。该负极满足式(I)：α/β＞6。这里，α为用表面‑界面切削法测定的集电体和负极合剂层的剥离强度(kN/m)，β为负极合剂层中的用表面‑界面切削法测定的切削强度(kN/m)。

【技术实现步骤摘要】
非水电解质电池、电池包、及车辆
实施方式涉及非水电解质电池、电池包及车辆。
技术介绍
近年来，对于通过Li离子在负极与正极之间移动进行充放电的非水电解质二次电池，作为高能量密度电池的研究开发一直在广泛开展。迄今为止，具备含有LiCoO2或LiMn2O4作为活性物质的正极、和含有可嵌入及脱嵌锂的碳质物的负极的锂离子二次电池在便携式设备中已广泛实用化。这样的锂离子二次电池近年来多用作从环境问题的观点出发开发的电动汽车(electricvehicle：EV)、混合动力车(hybridelectricvehicle：HEV)、插电式混合动力车(plug-inhybridelectricvehicle：PHEV)、搭载怠速熄火装置(idling-stopsystem：ISS)的车辆等环境应对车用的电源。在将锂离子二次电池搭载在电动汽车及混合动力车等车辆中时，对锂离子二次电池要求高温环境下的储藏性能、循环性能、高输出的长期可靠性等。此外，在作为铅蓄电池的替代品搭载在汽车的发动机室内时，对锂离子二次电池要求高温耐久性(例如60℃以上，优选80℃以上)。另外，在要求在寒冷地区的高性能时，低温环境下(例如－30℃)的高输出性能及长寿命性能是必要的。因此，要求正极、负极、隔膜、非水电解质等电池构成材料为在高温及低温下的化学及电化学上的稳定性、强度、耐腐蚀性优异的材料。可是，锂离子二次电池等非水电解质电池中所用的负极通常具有在集电体上形成有负极活性物质层的结构。在该负极活性物质层中，除了负极活性物质以外，还使用用于粘结负极活性物质彼此间及负极活性物质与集电体的粘结剂。作为粘结剂，一般使用氟系树脂(例如聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride：PVdF))或其改性体。但是，氟系树脂或其改性体在高温下易于在非水电解质中溶胀。因此，在具有作为粘结剂含有氟系树脂或其改性体的负极的电池中，有高温循环性能下降的顾虑。具体而言，在使用这样的氟系树脂等作为负极的粘结剂的电池中，伴随着高温下的充放电循环，负极的电子传导的网络被切断，其结果，负极的内部电阻上升。因而，提出了代替PVdF等氟系树脂使用丙烯酸系树脂等合成橡胶质聚合物作为负极的粘结剂的方案。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题是，提供高温耐久性优异的非水电解质电池、具备该非水电解质电池的电池包以及具备该电池包的车辆。根据实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池包含正极、负极和非水电解质。负极包含负极集电体和配置在该负极集电体上的负极合剂层。负极合剂层包含可嵌入及脱嵌锂离子的含钛金属氧化物粒子和含有丙烯酸系树脂的粘结剂。含钛金属氧化物粒子在表面的至少一部分上具有含碳材料的相。该负极满足下式(I)。α/β＞6(I)这里，α为用表面-界面切削法测定的集电体和负极合剂层的剥离强度(kN/m)，β为负极合剂层中的用表面-界面切削法测定的切削强度(kN/m)。根据另一实施方式，提供一种电池包。该电池包具备上述实施方式的非水电解质电池。根据又一实施方式，提供一种车辆。该车辆中搭载有上述实施方式的电池包。根据上述构成，可提供高温耐久性优异的非水电解质电池、具备该非水电解质电池的电池包以及具备该电池包的车辆。附图说明图1是第1实施方式的一个例子的非水电解质电池的剖视图。图2是图1的A部的放大剖视图。图3是示意性地表示第1实施方式的另一例子的非水电解质电池的局部缺口立体图。图4是图3的B部的放大剖视图。图5是第2实施方式的一个例子的电池包的分解立体图。图6是表示图5的电池包的电路的框图。图7是搭载有第2实施方式的一个例子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粘接胶带23组电池24印制电路布线基板25热敏电阻26保护电路27通电用的外部端子28正极侧引线29正极侧连接器30负极侧引线31负极侧连接器32、33布线34a正极侧布线34b负极侧布线35用于电压检测的布线36保护片材37收纳容器38盖41汽车具体实施方式含钛金属氧化物粒子例如因氧化物粒子表面存在的表面官能团与丙烯酸系树脂的官能团的相互作用的影响等而容易与丙烯酸粘合剂强固地粘结。这样，在将作为活性物质的含钛金属氧化物粒子和作为粘结剂的丙烯酸系树脂并用时，在活性物质间显示过剩的粘结性。因此，成为产生电极缺乏柔软性或合剂层容易从集电体剥离等问题的原因。在实施方式的非水电解质电池中，负极合剂层包含在其表面的至少一部分上具有含碳相的含钛金属氧化物粒子和含丙烯酸系树脂的粘结剂。通过该构成，在负极合剂层中，可缓和作为活性物质的钛金属氧化物的表面上存在的表面官能团与丙烯酸系树脂的官能团的相互作用，活性物质间不会显示出过剩的粘结性。此外，在实施方式的非水电解质电池中，负极集电体和负极合剂层的剥离强度α与负极合剂层中的切削强度β的α/β比大于6。只要该剥离强度与切削强度的α/β比大于6，就可充分确保集电体与合剂层之间的粘结性。以下，参照附图对实施方式进行说明。在以下附图的记载中，对于相同或类似的部分标注相同或类似的符号，并将重复的说明省略。不过，附图是示意图，应注意厚度和平面尺寸的关系、各层的厚度的比率等有时与现实不同。所以，具体的厚度及尺寸应参照以下的说明进行判断。当然，即使在附图相互间也有相互的尺寸关系、比率不同的部分。此外，以下所示的实施方式是对用于使专利技术的技术构思具体化的装置及方法进行例示的，专利技术的技术构思并不是将构成构件的材质、形状、结构、配置等确定为以下所述的。专利技术的技术构思在权利要求中可增加各种变更。(第1实施方式)根据第1实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池包含正极、负极和非水电解质。负极包含负极集电体和配置在该负极集电体上的负极合剂层。负极合剂层包含可嵌入及脱嵌锂离子的含钛金属氧化物粒子和含有丙烯酸系树脂的粘结剂。含钛金属氧化物粒子在表面的至少一部分上具有含碳材料的相。负极集电体和负极合剂层的用表面-界面切削法测定的剥离强度α(单位：kN/m)与负极合剂层中用表面-界面切削法测定的切削强度β(单位：kN/m)满足α/β＞6的关系。参照附图对第1实施方式的非水电解质电池具体地进行说明。首先，参照图1及图2对第1实施方式的一个例子的非水电解质电池进行说明。图1是第1实施方式的一个例子的非水电解质电池的剖视图。图2是图1的A部的放大剖视图。图1及图2所示的非水电解质电池10具备图1所示的袋状外包装构件2、图1及图2所示的电极组1和未图示的非水电解质。电极组1及非水电解质收纳在外包装构件2内。非水电解质保持在电极组1中。袋状外包装构件2由包含两片树脂层和夹在两片树脂层间的金属层的层压薄膜形成。如图1所示的那样，电极组1为扁平状的卷绕电极组。扁平状的卷绕电极组1如图2所示的那样包含负极3、隔膜4和正极5。隔膜4夹在负极3与正极5之间。负极3包含负极集电体3a和负极层3b。负极层3b可为后述的负极活性物质层。负极3中的位于卷绕电极组1的最外层的部分具有如图2所示的那样只在负极集电体3a的内面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质电池，其具备：正极；负极，其包含负极集电体和配置在所述负极集电体上的负极合剂层，所述负极合剂层含有可嵌入及脱嵌锂离子的含钛金属氧化物粒子和含丙烯酸系树脂的粘结剂，所述含钛金属氧化物粒子在其表面的至少一部分上具有含碳材料的相，并且满足下式(I)；和非水电解质；α/β＞6 (I)这里，α为用表面‑界面切削法测定的所述集电体和所述负极合剂层的剥离强度，β为所述负极合剂层中的用表面‑界面切削法测定的切削强度，其中剥离强度和切削强度的单位为kN/m。

【技术特征摘要】
2016.09.21 JP 2016-1836311.一种非水电解质电池，其具备：正极；负极，其包含负极集电体和配置在所述负极集电体上的负极合剂层，所述负极合剂层含有可嵌入及脱嵌锂离子的含钛金属氧化物粒子和含丙烯酸系树脂的粘结剂，所述含钛金属氧化物粒子在其表面的至少一部分上具有含碳材料的相，并且满足下式(I)；和非水电解质；α/β＞6(I)这里，α为用表面-界面切削法测定的所述集电体和所述负极合剂层的剥离强度，β为所述负极合剂层中的用表面-界面切削法测定的切削强度，其中剥离强度和切削强度的单位为kN/m。2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述剥离强度α为1.1kN/m以上且20kN/m以下。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质电池，其中，所述含钛金属氧化物粒子为选自尖晶石型钛酸锂、单斜晶型二氧化钛、单斜晶型钛复合氧化物、用通式Ti1-xMx+yNb2-yO7-δ表示的铌-钛复合氧化物、及用通式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2zO14+δ表示的斜方晶型含Na铌钛复合氧化物中的至少一种以上的粒子，其中，通式Ti1-xMx+yNb2-yO7-δ中，0≤x＜1、0≤y＜1，M为选自Mg、Fe，Ni、Co、W、Ta及Mo中的至少一种元素；通式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2zO14+δ中，0≤v≤4、0＜w＜2、0≤x＜2、0＜y＜6、0≤z＜3、y+z＜6、－0.5≤δ≤0.5，M1为选自Cs、K、Sr、Ba及Ca中的至少1种元素，M2为选自Zr、Sn、...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下泰伸，五十崎义之，石桥充，伊势一树，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