非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术使非水电解质二次电池成为过充电状态时的可靠性提高。非水电解质二次电池具备：包含正极板和负极板的卷绕电极体(3)、非水电解质、容纳卷绕电极体(3)和非水电解质的电池壳体(200)、及电池壳体(200)内的压力成为规定值以上时工作的电流阻断机构(10)，正极板具有含有正极活性物质的正极活性物质合剂层，非水电解质包含含有氟的电解质盐，正极活性物质合剂层包含碳酸锂和磷酸锂，正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的平均粒径大于正极活性物质合剂层中所含的磷酸锂的平均粒径，正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的粒子数量少于正极活性物质合剂层中所含的磷酸锂的粒子数量。

Non-aqueous electrolyte secondary battery

The invention improves the reliability of the non-aqueous electrolyte secondary battery when it becomes overcharged. Non-aqueous electrolyte secondary batteries have: winding electrode body (3) containing positive and negative plates, non-aqueous electrolyte, battery shell (200) containing winding electrode body (3) and non-aqueous electrolyte, and current blocking mechanism (10) working when the pressure in battery shell (200) is above the prescribed value. The positive plate has a composite layer of positive and active substances containing positive and active substances, and the non-aqueous electrolyte. The average particle size of lithium carbonate in the cathode active material mixture layer is larger than that of lithium phosphate in the cathode active material mixture layer, and the number of lithium carbonate particles in the cathode active material mixture layer is less than that in the cathode active material mixture layer. The number of children.

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池
本专利技术涉及非水电解质二次电池。
技术介绍
近年来，非水电解质二次电池被用于混合动力电动汽车(PHEV、HEV)、电动汽车(EV)的驱动用电源等。对这样的用于驱动电源等的非水电解质二次电池提高性能和可靠性的要求日益提高。例如，作为确保非水电解质二次电池成为过充电状态时的可靠性的方法，提出了在非水电解质二次电池中设置电流阻断机构、短路机构等压敏式的安全机构的技术。这样的压敏式的安全机构在非水电解质二次电池成为过充电状态、电池壳体内的压力达到规定值以上时工作，防止进一步进行过充电。在设置有压敏式的安全机构的非水电解质二次电池中，优选使正极活性物质合剂层中含有碳酸锂。若使正极活性物质合剂层中含有碳酸锂，则非水电解质二次电池成为过充电状态时，碳酸锂分解产生大量的二氧化碳气体。并且，电池壳体内的压力立即上升，能够在短时间内使压敏式的安全机构工作。另外，作为提高非水电解质二次电池的过充电状态下的可靠性的方法，提出了使正极活性物质合剂层中含有磷酸锂的技术(参照下述专利文献1和2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-150873号公报专利文献2：日本特开平10-154532号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题对于用于混合动力电动汽车(PHEV、HEV)、电动汽车(EV)的驱动用电源等的非水电解质二次电池要求进一步提高可靠性。本专利技术的目的之一是使非水电解质二次电池成为过充电状态时的可靠性进一步提高。用于解决问题的方案本专利技术的一个实施方式的非水电解质二次电池具备：包含正极板和负极板的电极体、非水电解质、容纳上述电极体和上述非水电解质的电池壳体、以及上述电池壳体内的压力成为规定值以上时进行工作的压敏式的安全机构，上述正极板具有含有正极活性物质的正极活性物质合剂层，上述非水电解质包含含有氟的电解质盐，上述正极活性物质合剂层包含碳酸锂和磷酸锂，上述正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的平均粒径大于上述正极活性物质合剂层中所含的磷酸锂的平均粒径，上述正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的粒子数量少于上述正极活性物质合剂层中所含的磷酸锂的粒子数量。本专利技术的一个实施方式的非水电解质二次电池中，具备压敏式的安全机构，并且正极活性物质合剂层含有碳酸锂。因此，非水电解质二次电池成为过充电状态时，由于正极板的电位上升，碳酸锂分解而产生二氧化碳气体。并且，由于产生该二氧化碳气体，电池壳体内的压力立即上升，压敏式的安全机构在早期开始工作。需要说明的是，压敏式的安全机构是抑制进行过充电的机构，不含排气阀。需要说明的是，非水电解质二次电池成为过充电状态时，正极板的电位上升，正极活性物质与包含含氟电解质盐的非水电解液反应，产生氢氟酸或五氟化磷。并且，该氢氟酸或五氟化磷与非水电解液反应，非水电解质二次电池的温度异常上升。因此，存在即使正极活性物质合剂层中含有碳酸锂，利用由碳酸锂的分解而产生的二氧化碳气体使压敏式的安全机构工作，早期阻断充电电流，也无法抑制非水电解质二次电池的温度上升的风险。于是，通过使正极活性物质合剂层含有磷酸锂，利用磷酸锂捕获产生于正极活性物质表面的氢氟酸或五氟化磷，抑制氢氟酸或五氟化磷与非水电解液反应。由此，能够抑制非水电解质二次电池的温度上升。专利技术人为了开发可靠性更高的非水电解质二次电池，对非水电解质二次电池成为过充电状态时，非水电解质二次电池内产生的现象进行了潜心研究。其结果发现：在更严苛的条件下非水电解质二次电池达到过充电状态时，存在以下这样的问题。磷酸锂捕获在正极活性物质表面产生并在非水电解液中移动的氢氟酸或五氟化磷。在此，若碳酸锂分解产生二氧化碳气体，则由于产生二氧化碳气体的部分中所产生的二氧化碳气体的压力，非水电解液被推到其他部分。并且，成为在存在碳酸锂的位置周围没有非水电解液或非水电解液比周围少的状态。因此，若正极活性物质合剂层中大量分散存在具有小粒径的碳酸锂，则引起在正极活性物质合剂层中的该碳酸锂所处位置产生大量的气体，有阻碍磷酸锂捕捉在非水电解液中移动的氢氟酸或五氟化磷的风险。另外发现：即使正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的粒径大且碳酸锂的粒子数量少的情况下，也能够使压敏式的安全机构毫无问题地工作。本专利技术是基于这样的见解而完成的，其特征在于，使正极活性物质合剂层中含有的碳酸锂的平均粒径大于磷酸锂的平均粒径，并且，使正极活性物质合剂层中含有的碳酸锂粒子的数量少于磷酸锂粒子的数量。凭借这样的构成，非水电解质二次电池成为过充电状态时，能够利用由碳酸锂的分解产生的气体使压敏式的安全机构立即工作。此外，与正极活性物质合剂层中更多地存在粒径小的碳酸锂的情况相比，能够有效地抑制非水电解液由于碳酸锂的分解而产生的气体被挤走而磷酸锂变得难以捕捉氢氟酸或五氟化磷的问题。由此，磷酸锂能够有效地捕捉氢氟酸或五氟化磷。因此，成为可靠性更高的非水电解质二次电池。上述碳酸锂的平均粒径优选为上述磷酸锂的平均粒径的1.5倍～5倍。上述正极活性物质合剂层中所含的上述碳酸锂的粒子数量相对于上述磷酸锂的粒子数量的比例优选为0.5以下。优选上述碳酸锂的平均粒径为2.0μm～10.0μm，上述磷酸锂的平均粒径为1.0μm～5.0μm。上述碳酸锂的粒子为扁平形状，上述碳酸锂的粒子的长轴方向的长度相对于短轴方向的长度之比优选为1.2～5，更优选为2～5。在上述正极活性物质合剂层中，邻接的上述碳酸锂的粒子与上述磷酸锂的粒子的平均距离优选为4μm～20μm。专利技术效果本专利技术提供可靠性更高的非水电解质二次电池。附图说明图1是示出除去了实施方式涉及的非水电解质电池的电池壳体正面部分和绝缘片正面部分后的电池内部的示意性的正视图。图2是实施方式涉及的非水电解质电池的顶视图。图3是电流阻断机构附近的沿封口板的短边方向的截面图。图4是正极板的截面图。图5是正极活性物质合剂层的放大截面图。图6是示出短路机构的结构的图，图6A是负极端子附近的沿封口板的长度方向的截面图，图6B是正极端子附近的沿封口板的长度方向的截面图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行详细说明。但是，以下所示的实施方式是本专利技术的示例，本专利技术并非限定于这些实施方式。首先，使用图1和图2说明实施方式涉及的方形的非水电解质二次电池100的构成。如图1和图2所示，实施方式涉及的方形的非水电解质二次电池100具备：具有开口的方形的有底筒状的外包装体1和将外包装体1的开口封口的封口板2。由外包装体1和封口板2构成电池壳体200。电池壳体200中容纳有带状的正极板和带状的负极板隔着带状的间隔件卷绕而成的扁平状的卷绕电极体3和非水电解液。卷绕电极体3在一侧的端部具有卷绕而成的正极芯体露出部4，在另一侧的端部具有卷绕而成的负极芯体露出部5。正极芯体露出部4连接有正极集电体6，正极集电体6和正极端子7电连接。在正极端子7和封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘部件11。需要说明的是，在正极集电体6和正极端子7之间设置有电流阻断机构10，电流阻断机构10在电池壳体200内的压力达到规定值以上时工作，切断正极板和正极端子7之间的导电通路。负极芯体露出部5连接有负极集电体8，负极集电体8和负极端子9电连接。负极集电体8和封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘部件12，负极端子9和封口板2之间配置有树脂制的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池，其具备：包含正极板和负极板的电极体、非水电解质、容纳所述电极体和所述非水电解质的电池壳体、以及所述电池壳体内的压力成为规定值以上时进行工作的压敏式的安全机构，所述正极板具有含有正极活性物质的正极活性物质合剂层，所述非水电解质包含含有氟的电解质盐，所述正极活性物质合剂层包含碳酸锂和磷酸锂，所述正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的平均粒径大于所述正极活性物质合剂层中所含的磷酸锂的平均粒径，所述正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的粒子数量少于所述正极活性物质合剂层中所含的磷酸锂的粒子数量。

【技术特征摘要】
2017.07.05 JP 2017-1320701.一种非水电解质二次电池，其具备：包含正极板和负极板的电极体、非水电解质、容纳所述电极体和所述非水电解质的电池壳体、以及所述电池壳体内的压力成为规定值以上时进行工作的压敏式的安全机构，所述正极板具有含有正极活性物质的正极活性物质合剂层，所述非水电解质包含含有氟的电解质盐，所述正极活性物质合剂层包含碳酸锂和磷酸锂，所述正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的平均粒径大于所述正极活性物质合剂层中所含的磷酸锂的平均粒径，所述正极活性物质合剂层中所含的碳酸锂的粒子数量少于所述正极活性物质合剂层中所含的磷酸锂的粒子数量。2.如权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述碳酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：高梨优，井上雅雄，藤原丰树，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP