负极和具备该负极的非水电解质二次电池制造技术

本公开的非水电解质二次电池(100)用的负极(20)，具备负极集电体(21)和形成于负极集电体(21)的表面的负极合剂层(22)。负极合剂层(22)含有负极活性物质和热膨胀型微胶囊(4)，该负极活性物质包含氧化硅(3)。氧化硅(3)相对于负极活性物质总量的比例为30质量％以下。热膨胀型微胶囊(4)相对于负极活性物质总量的配合率为0.5质量％以上。负极合剂层(22)所含的热膨胀型微胶囊(4)之中，与氧化硅(3)接触的热膨胀型微胶囊(4)的比例为70质量％以上。

Negative pole and non-aqueous electrolyte secondary battery with the negative pole

The negative electrode (20) for the non-aqueous electrolyte secondary battery (100) of the present disclosure has a negative collector (21) and a negative composite layer (22) formed on the surface of the negative collector (21). The negative pole mixture layer (22) contains a negative pole active substance and a thermal expansion microcapsule (4), and the negative pole active substance contains silicon oxide (3). The ratio of silicon oxide (3) to the total amount of negative active material is less than 30 mass%. Thermal expansion microcapsules (4) have a mass ratio of more than 0.5% relative to the total amount of negative active substances. Among the thermal expansion microcapsules (4) contained in the negative pole mixture layer (22), the proportion of thermal expansion microcapsules (4) contacted with silica (3) is more than 70% in mass.

【技术实现步骤摘要】
负极和具备该负极的非水电解质二次电池
本公开涉及负极和具备该负极的非水电解质二次电池。
技术介绍
日本特开2016-046033号公报中，作为负极活性物质公开了一种具备氧化硅等的含硅的粒子的锂二次电池用的负极活性物质。再者，日本特开平10-270084号公报记载了将一种热敏性微胶囊涂布于电极合剂的表面，由此阻碍电池内部的反应，该热敏性微胶囊会因温度上升使胶囊破裂而释放内置物。
技术实现思路
氧化硅与石墨等碳系负极活性物质相比容量更高，从二次电池的高容量化的观点出发，作为负极活性物质的材料受到关注。但是，氧化硅与碳系负极活性物质相比，充放电时的膨胀率和收缩率较大。因此，参照图3，如果由于钉子5的钉刺等破坏由隔膜30实现的绝缘，则在正极(正极集电体11和正极合剂层12)、钉子5以及负极(负极集电体21和负极合剂层22)之间，会产生图3所示的箭头方向的短路电流，发生内部短路。由此，短路部(钉子5)的附近发热。在此，参照图2(a)和(b)，在负极活性物质包含氧化硅3的情况下，因快速的放电而使氧化硅3大幅收缩。因此，负极合剂层产生空隙，电解液1流入该空隙中(从图2(a)所示的状态成为图2(b)所示的状态)。在此，通过由内部短路导致的发热使电池内的温度上升，因此电解液1与负极活性物质(碳系负极活性物质2和氧化硅3)反应，从而有可能发生进一步的温度上升(热失控)。因此，本公开的课题是在负极合剂层中含有氧化硅的非水电解质二次电池用的负极、以及具备该负极的非水电解质二次电池中，在由内部短路等导致的发热时，抑制由电解液与负极活性物质的反应导致进一步的温度上升。〔1〕本公开的非水电解质二次电池用的负极，具备负极集电体和形成于负极集电体的表面的负极合剂层。负极合剂层含有负极活性物质和热膨胀型微胶囊，该负极活性物质包含氧化硅。氧化硅相对于负极活性物质总量的比例为30质量％以下。热膨胀型微胶囊相对于负极活性物质总量的比例为0.5质量％以上，负极合剂层所含有的热膨胀型微胶囊之中，与氧化硅接触的热膨胀型微胶囊的比例为70质量％以上。根据本公开，通过在负极合剂层中含有热膨胀型微胶囊，在负极合剂层中含有氧化硅的非水电解质二次电池用的负极、以及具备该负极的非水电解质二次电池中，能够在由内部短路等导致的发热时，抑制由电解液与负极活性物质的反应带来的进一步的温度上升。关于其原因认为如下。如图1(a)和(b)所示，在由内部短路(钉刺)等导致的发热时，氧化硅3由于快速的放电而大幅收缩。但是，在本公开中，通过发热使热膨胀型微胶囊4膨胀，填补由于氧化硅3的收缩导致的空隙。由此，可抑制电解液1流入负极合剂层，抑制电解液1与负极活性物质(碳系负极活性物质2和氧化硅3)的接触。因此，可抑制由电解液与负极活性物质的反应导致进一步的温度上升(热失控)。再者，根据本专利技术人的研究，发现通过满足下述条件(i)～(iii)，能够在由内部短路等导致的发热时，利用热膨胀型微胶囊更切实地填补由于氧化硅的收缩而产生的空隙，因此能够切实地抑制由电解液与负极活性物质的反应导致进一步的温度上升。(i)氧化硅相对于负极活性物质总量的比例为30质量％以下。(ii)热膨胀型微胶囊相对于负极活性物质总量的配合率为0.5质量％以上。(iii)在负极合剂层所含的热膨胀型微胶囊之中，与氧化硅接触的热膨胀型微胶囊的比例为70质量％以上。〔2〕热膨胀型微胶囊优选包含由热塑性树脂制成的壳和容纳于该壳内的热膨胀剂。该情况下，在由内部短路等导致的发热时，通过热膨胀剂的气化、升华等使热膨胀型微胶囊瞬间膨胀，因此能够更切实地抑制由电解液与负极活性物质的反应带来的进一步的温度上升。〔3〕本公开也涉及一种具备上述〔1〕或〔2〕记载的负极的非水电解质二次电池。通过具备上述负极，能够在由内部短路等导致的发热时，抑制由电解液与负极活性物质的反应导致进一步的温度上升。本专利技术的上述及其它目的、特征、方面和优点，可通过关联附图而理解的与本专利技术相关的以下详细说明来明确。附图说明图1是用于说明实施方式的负极的钉刺前后的状态的概念图。图2是用于说明以往的负极的钉刺前后的状态的概念图。图3是用于说明以往的负极的钉刺时的电流的流动和发热部的概念图。图4是表示实施方式的非水电解质二次电池的结构的一例的概略图。图5是表示实施方式的电极组的结构的一例的概略图。图6是表示实施方式的正极的结构的一例的概略图。图7是表示实施方式的负极的结构的一例的概略图。具体实施方式以下，对本公开的实施方式(以下记为“本实施方式”)进行说明。但以下的说明并不限定本公开的范围。＜非水电解质二次电池＞本说明书的“非水电解质二次电池”表示在电解质中不含水的电池。以下，有时将非水电解质二次电池简称为“电池”。图4是表示本实施方式的非水电解质二次电池的结构的一例的概略图。电池100包含电池壳体80。电池壳体80为方形(扁平长方体形)。但本实施方式的电池壳体也可以是圆筒形。电池壳体80可由Al合金、不锈钢(SUS)、铁(Fe)等金属材料或树脂材料构成。电池壳体80也可以由金属材料与树脂材料的复合材料(例如铝层压薄膜制的袋等)构成。电池壳体80被密封。电池壳体80设有端子81。电池壳体80可以具备未图示的电流切断机构(CID)、排气阀、注液孔等。电池壳体80收纳有电极组50和电解液。电极组50与端子81电连接。图5是表示本实施方式的电极组的结构的一例的概略图。电极组50为卷绕型。即、电极组50通过将正极10、隔膜30、负极20和隔膜30以该顺序层叠，进而将它们以螺旋状卷绕而构成。电极组50可以成型为扁平状。但本实施方式的电极组也可以是层叠型。层叠型的电极组通过在正极与负极之间夹着隔膜，并且将正极与负极交替层叠而构成。《正极》图6是表示本实施方式的正极的结构的一例的概略图。正极10是带状的片材。正极10包含正极集电体11和正极合剂层12。正极合剂层12担载于正极集电体11的表面。正极合剂层12包含正极活性物质。正极10可以具有正极集电体11从正极合剂层12露出的部分，作为与端子81的连接位置。〔正极集电体〕正极集电体11是具有导电性的电极基材。正极集电体11例如可以具有5μm以上且50μ以下的厚度。正极集电体11例如可以是纯Al箔、Al合金箔等。〔正极合剂层〕正极合剂层12形成于正极集电体11的表面(正反两面或一侧的表面)。正极合剂层12例如可以具有10～200μm的厚度，也可以具有100～200μm的厚度。正极合剂层12例如可以包含80～98质量％的正极活性物质、1～15质量％的导电材料、以及作为余量的粘合剂。《负极》图7是表示本实施方式的负极的结构的一例的概略图。负极20是带状的片材。负极20具备负极集电体21和形成于负极集电体21的表面的负极合剂层22。负极合剂层22例如担载于负极集电体21的表面。负极20可以具有负极集电体21从负极合剂层22露出的部分，作为与端子81的连接位置。〔负极集电体〕负极集电体21例如可以具有5～30μm的厚度。负极集电体21例如可以为Cu箔。Cu箔可以是纯Cu箔，也可以是Cu合金箔。〔负极合剂层〕负极合剂层22形成于负极集电体21的表面(正反两面或一侧的表面)。负极合剂层22例如可以具有10～200μm的厚度，也可以具有50～150本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极，是非水电解质二次电池用的负极，具备负极集电体和形成于所述负极集电体的表面的负极合剂层，所述负极合剂层含有负极活性物质和热膨胀型微胶囊，所述负极活性物质包含氧化硅，所述氧化硅相对于所述负极活性物质总量的比例为30质量％以下，所述热膨胀型微胶囊相对于所述负极活性物质总量的比例为0.5质量％以上，所述负极合剂层所含有的所述热膨胀型微胶囊之中，与所述氧化硅接触的所述热膨胀型微胶囊的比例为70质量％以上。

【技术特征摘要】
2017.10.13 JP 2017-1995121.一种负极，是非水电解质二次电池用的负极，具备负极集电体和形成于所述负极集电体的表面的负极合剂层，所述负极合剂层含有负极活性物质和热膨胀型微胶囊，所述负极活性物质包含氧化硅，所述氧化硅相对于所述负极活性物质总量的比例为30质量％以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田和久，横山友嗣，
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