非水电解液二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种在正极活性物质层中添加有Li3PO4的非水电解液二次电池，其高温保存特性优异。在此公开的非水电解液二次电池包含正极、负极和非水电解液。所述正极具备正极活性物质层。所述正极活性物质层含有Li3PO4、Li2WO4和作为正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物至少含有锂、镍、锰和钴。Li3PO4相对于所述正极活性物质的质量比例为1质量％以上且5质量％以下。Li2WO4相对于所述正极活性物质的质量比例为0.2质量％以上且0.9质量％以下。

Non-aqueous electrolyte secondary battery

The invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery with Li3PO4 added to the positive active material layer, which has excellent high temperature preservation characteristics. The non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein comprises a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte. The positive pole has a positive active material layer. The cathode active material layer contains Li3PO4, Li2WO4 and lithium transition metal composite oxides as cathode active materials, and the lithium transition metal composite oxides contain at least lithium, nickel, manganese and cobalt. The mass ratio of Li3PO4 to the cathode active substance is more than 1% and less than 5%. The mass ratio of Li2WO4 to the cathode active substance is more than 0.2 mass% and less than 0.9 mass%.

【技术实现步骤摘要】
非水电解液二次电池
本专利技术涉及非水电解液二次电池。
技术介绍
近年来，锂离子二次电池等非水电解液二次电池，适合用于个人电脑、便携终端等的移动电源、电动汽车(EV)、混合动力汽车(HV)、插电式混合动力汽车(PHV)等的车辆驱动用电源等。伴随非水电解液二次电池的普及，期望进一步高性能化。为了使非水电解液二次电池的性能提高，已知向正极活性物质层添加Li3PO4(磷酸三锂)的技术(例如参照专利文献1和2)。在先技术文献专利文献1：日本专利申请公开第平09-306547号公报专利文献2：日本专利申请公开第2017-091664号公报
技术实现思路
但是，本专利技术人认真研究的结果，发现正极活性物质层中添加有Li3PO4的非水电解液二次电池，存在高温保存时容量降低这样的问题。因此，本专利技术的目的是提供一种在正极活性物质层中添加有Li3PO4的、高温保存特性优异的非水电解液二次电池。在此公开的非水电解液二次电池，包含正极、负极和非水电解液。所述正极具备正极活性物质层。所述正极活性物质层含有Li3PO4、Li2WO4和作为正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物至少含有锂、镍、锰和钴。Li3PO4相对于所述正极活性物质的质量比例为1质量％以上且5质量％以下。Li2WO4相对于所述正极活性物质的质量比例为0.2质量％以上且0.9质量％以下。如果Li3PO4相对于正极活性物质的质量比例小于1质量％，则在正极活性物质表面形成的被膜中的磷含量不足，被膜中的有机成分增加。其结果，由被膜带来的正极活性物质保护功能降低，高温保存特性变差。如果Li3PO4相对于正极活性物质的质量比例大于5质量％，则在正极活性物质表面形成的被膜中的磷含量过多，发生被膜中的无机成分的局部生长，被膜的致密性降低。其结果，高温保存特性变差。如果Li2WO4相对于正极活性物质的质量比例小于0.2质量％，则被膜中的钨含量不足，被膜中的有机成分增加。其结果，由被膜带来的正极活性物质保护功能降低，高温保存特性变差。如果Li2WO4相对于正极活性物质的质量比例大于0.9质量％，则在正极活性物质表面形成的被膜中的钨含量过多，发生被膜中的无机成分的局部生长，被膜的致密性降低。其结果，高温保存特性变差。因此，通过适当管理Li3PO4的含量和Li2WO4的含量，能够在正极活性物质表面形成具有离子传导性(特别是成为电荷载体的离子的传导性)的致密的被膜，能够抑制高温保存时的正极活性物质的劣化。由此，根据这样的技术构成，能够提供在正极活性物质层中添加有Li3PO4的、高温保存特性优异的非水电解液二次电池。在此公开的非水电解液二次电池的一个优选技术方案中，所述锂过渡金属复合氧化物中，相对于镍、锰和钴的合计含量，镍的含量为34摩尔％以上。根据这样的技术构成，非水电解液二次电池的电阻降低，并且容量增大。在此公开的非水电解液二次电池的一个优选技术方案中，Li3PO4是平均粒径为10μm以下的粒子状。根据这样的技术构成，被膜形成时的Li3PO4的分解容易变得均匀，能够提高所形成的被膜的致密度，能够使非水电解液二次电池的高温保存特性进一步提高。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的一个实施方式涉及的锂离子二次电池的内部结构的剖视图。图2是表示本专利技术的一个实施方式涉及的锂离子二次电池的卷绕电极体的结构的示意图。附图标记说明20卷绕电极体30电池壳体36安全阀42正极端子42a正极集电板44负极端子44a负极集电板50正极片(正极)52正极集电体52a正极活性物质层非形成部分54正极活性物质层60负极片(负极)62负极集电体62a负极活性物质层非形成部分64负极活性物质层70隔膜片(隔膜)100锂离子二次电池具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。再者，本说明书中特别提及的事项以外的且本专利技术的实施所需的事项(例如不作为本专利技术的特征的非水电解液二次电池的一般结构和制造工艺)，可作为本领域技术人员基于该领域的现有技术的设计事项来掌握。本专利技术可以基于本说明书公开的内容和该领域的技术常识而实施。另外，以下的附图中，对发挥相同作用的构件、部位附带相同的附图标记进行说明。另外，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。再者，本说明书中“二次电池”通常是指可重复充放电的蓄电设备，包括所谓的蓄电池以及双电层电容器等蓄电元件。另外，“非水电解液二次电池”是指具备非水电解液(典型地为在非水溶剂中包含支持电解质的非水电解液)的电池。以下，以具有扁平形状的卷绕电极体和扁平形状的电池壳体的扁平方型的锂离子二次电池为例，对本专利技术进行详细说明，但本专利技术并不限定于该实施方式记载的内容。图1所示的锂离子二次电池100，是通过扁平形状的卷绕电极体20和非水电解液(未图示)收纳在扁平方形的电池壳体(即外装容器)30中而构建的密闭型电池。电池壳体30设有外部连接用的正极端子42和负极端子44、以及被设定为在电池壳体30的内压上升到预定级别以上时开放该内压的薄壁的安全阀36。另外，电池壳体30设有用于注入非水电解液的注入口(未图示)。正极端子42与正极集电板42a电连接。负极端子44与负极集电板44a电连接。作为电池壳体30的材质，例如使用铝等重量轻且热传导性优异的金属材料。如图1和图2所示，卷绕电极体20具有正极片50和负极片60隔着两枚长条状的隔膜片70重叠并在长度方向上卷绕的形态，所述正极片50在长条状的正极集电体52的单面或两面(在此为两面)上沿着长度方向形成有正极活性物质层54，所述负极片60在长条状的负极集电体62的单面或两面(在此为两面)上沿着长度方向形成有负极活性物质层64。再者，以从卷绕电极体20的卷绕轴方向(即、与上述长度方向正交的片材宽度方向)的两端向外侧伸出的方式形成的正极活性物质层非形成部分52a(即、没有形成正极活性物质层54而露出了正极集电体52的部分)和负极活性物质层非形成部分62a(即、没有形成负极活性物质层64而露出了负极集电体62的部分)分别与正极集电板42a和负极集电板44a接合。作为构成正极片50的正极集电体52，例如可举出铝箔等。正极活性物质层54含有Li3PO4、Li2WO4和正极活性物质。Li3PO4是参与活性物质表面的被膜形成的成分，所形成的被膜中含有来自于Li3PO4的磷原子。Li3PO4作为单独的物质存在，不与正极活性物质和Li2WO4固相混合。Li3PO4典型地作为与正极活性物质和Li2WO4相互独立的粒子存在。Li3PO4优选为平均粒径为10μm以下的粒子状。此时，被膜形成时的Li3PO4的分解容易变得均匀，能够提高所形成的被膜的致密度，能够使锂离子二次电池100的高温保存特性进一步提高。另一方面，从防止由于比表面积增大导致Li3PO4过度分解的观点出发，Li3PO4优选为平均粒径为1μm以上的粒子状。再者，Li3PO4的平均粒径例如可以作为在通过溶剂使用N-甲基吡咯烷酮的激光衍射散射法得到的累计粒度分布曲线中从微粒侧起累计50％时的粒径(D50)的值来测定。Li2WO4是参与活性物质表面的被膜形成的成分，所形成的被膜中含有来自于Li2WO4的钨原子。Li2WO4作为单独的物质存在，不与正极活性物质和Li3PO4固相混合。L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解液二次电池，包含正极、负极和非水电解液，所述正极具备正极活性物质层，所述正极活性物质层含有Li3PO4、Li2WO4和作为正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物至少含有锂、镍、锰和钴，Li3PO4相对于所述正极活性物质的质量比例为1质量％以上且5质量％以下，Li2WO4相对于所述正极活性物质的质量比例为0.2质量％以上且0.9质量％以下。

【技术特征摘要】
2017.09.11 JP 2017-1743331.一种非水电解液二次电池，包含正极、负极和非水电解液，所述正极具备正极活性物质层，所述正极活性物质层含有Li3PO4、Li2WO4和作为正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物至少含有锂、镍、锰和钴，Li3PO4相对于所述正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山哲理，
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