锂离子二次电池和使用该锂离子二次电池的电气设备制造技术

提供因钉刺、压坏等外部冲击引起的内部短路、或者因异物混入等引起的短路时的发热得到抑制的锂离子二次电池和使用该锂离子二次电池的电气设备。更具体而言，提供如下锂离子二次电池和使用该锂离子二次电池的电气设备。一种锂离子二次电池，其隔着浸渗有非水电解液的隔膜具备在集电体上具有正极活性物质层的正极和在集电体上具有负极活性物质层的负极，其中，上述正极活性物质层是含有正极活性物质和粘结剂的层，上述负极活性物质层是含有负极活性物质和粘结剂的层，上述负极活性物质层含有乙烯醇与烯键式不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物作为粘结剂，上述隔膜是在高分子基材中含有无机化合物而成的隔膜或者由熔点或玻璃化转变温度为140℃以上的高分子构成的隔膜。

Electrical equipment for lithium-ion secondary batteries and the use of the lithium-ion secondary batteries

Provides lithium-ion secondary batteries and electrical equipment for using the lithium-ion secondary batteries which are suppressed by internal short-circuit caused by external impacts such as pins, crushes, or short-circuit caused by foreign body mixing. More specifically, the following lithium-ion secondary batteries and electrical equipment for using the lithium-ion secondary batteries are provided. A lithium ion secondary battery has a positive electrode with a positive active material layer on the collector and a negative electrode with a negative active material layer on the collector. The positive active material layer is a layer containing a positive active material and a binder. The negative active material layer is a layer containing a negative active material and a binder. The negative active material layer contains copolymer of vinyl alcohol and alkali metal neutralizer of olefin bonded unsaturated carboxylic acid as binder. The diaphragm is a diaphragm made of inorganic compounds in polymer substrates or a diaphragm made of polymers with melting point or glass transition temperature above 140 C.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池和使用该锂离子二次电池的电气设备
本专利技术涉及锂离子二次电池和使用该锂离子二次电池的电气设备。
技术介绍
近年来，随着笔记本电脑、智能手机、便携式游戏设备、便携式信息终端等便携式电子设备的普及，为了使这些设备更轻量并且能够长时间使用，要求作为电源使用的二次电池的小型化和高能量密度化。特别是近年来，作为电动汽车、电动二轮车等车辆用电源的二次电池的利用正在扩大。对于这样的也用于车辆用电源的二次电池而言，要求不仅是高能量密度化而且在宽温度范围内也工作的电池。作为二次电池，以往主流是镍-镉电池、镍-氢电池等，但是，由于上述小型化和高能量密度化的要求，锂离子二次电池的使用趋于增加。随着锂离子二次电池的普及，对安全性的要求提高。近年来，报道了与锂离子电池有关的事故、不良情况。例如可以列举来自搭载于飞机的电池的冒烟事故、电动汽车用的电池组的着火事故等。认为这些事故是由于因异物混入引起的内部短路、因过充电引起的正极的发热反应等而发生的。锂离子二次电池与使用金属锂的锂二次电池不同，几乎不发生因枝晶状锂的析出引起的电极的短路。但是，对于锂离子二次电池而言，如果进行过充电、过放电，电池有可能劣化，特别是在发生内部短路的情况下存在因热失控而着火的危险。另外，由于含有化学活性高的锂、可燃性的电解液等，操作需要充分注意。作为对电池是否因机械因素而发热进行试验的方法，除了向电池掉落重物、对电池施加振动以外，还有设想了最严酷的状态、向充电状态的非水系二次电池刺入钉子(φ4.8mm)而使其发生内部短路的方法(SBA标准，设想了将电池捆扎在木箱等中时钉子等误刺入这样的误用)。现有的锂离子二次电池在钉刺时发生短路，钉子中流有大电流，温度急剧上升。温度达到150℃以上时，聚烯烃类微多孔膜发生熔融而导致整面短路。在进一步达到高温而发生整面短路的情况下，正极材料发生热分解而放出氧，使有机溶剂剧烈燃烧，导致热失控的可能性高(非专利文献1)。这样，例如使用市售的由聚乙烯、聚丙烯等烯烃类树脂构成的微多孔膜作为隔膜的情况下，在钉子刺入等严酷状态下，有可能发生熔毁(熔融)而引起电池的热失控(非专利文献2)。如上所述，锂离子二次电池潜在有发热的危险性，其危险性因高容量化而增加，因此，需要用于兼顾电池的高容量化和安全性的电池技术。关于安全性提高，作为提高电池在高温下的安全性的方法，例如存在利用有机物对负极中所使用的石墨进行改性从而改善温度特性的方法(专利文献1)、使用发热起始温度不同的正极活性物质的方法(专利文献2)等。另外，作为提高针对发热的安全性的方法，例如可以列举使用抑制电解液的分解反应的添加剂的方法(专利文献3)、在正极或电解质中添加覆膜形成化合物的方法(专利文献4)、在电极间夹有绝缘层的方法(专利文献5)等。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-334916号公报专利文献2：日本特开2007-048744号公报专利文献3：日本特开2003-282063号公报专利文献4：日本特开2008-146862号公报专利文献5：日本特开2010-165565号公报非专利文献非专利文献1：向井孝志著,其他5人,“锂离子电池活性物质的开发和电极材料技术(リチウムイオン電池活物質の開発と電極材料技術)”,第三部第一章第一节(现有的4V系锂离子电池的课题(現行の4V系リチウムイオン電池の課題)),pp.270-271,サイエンス&テクノロジー株式会社,2014年1,ISBN：978-4-86428-089-1.非专利文献2：向井孝志,境哲男,功能纸研究会刊No.52,锂离子电池用无纺布隔膜的开发(リチウムイオン電池用不織布セパレータの開発),pp.49-54(2013),ISSN：0288-5867.
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，上述专利文献1～5的对策中，活性物质本身的改性或者成为杂质的化合物的添加等可能会使电池性能劣化。因此，期望在使电池性能维持得较高的状态下改善特别是针对因短路等引起的发热的安全性。因此，本专利技术的课题在于提供因钉刺、压坏等外部冲击引起的内部短路、或者因异物混入等引起的短路时的发热得到抑制的锂离子二次电池和使用该锂离子二次电池的电气设备。用于解决问题的方法本专利技术人为了解决上述问题而反复进行了深入研究，结果发现，在锂离子二次电池中，通过组合使用特定的粘结剂和耐热性隔膜，能够抑制电池的内部短路引起的热失控，进一步反复进行研究从而完成了本专利技术。本专利技术包含例如以下的项记载的主题。项1.一种锂离子二次电池，其为隔着浸渗有非水电解液的隔膜具备在集电体上具有正极活性物质层的正极和在集电体上具有负极活性物质层的负极的锂离子二次电池，其中，上述正极活性物质层是含有正极活性物质和粘结剂的层，上述负极活性物质层是含有负极活性物质和粘结剂的层，上述负极活性物质层含有乙烯醇与烯键式不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物作为粘结剂，上述隔膜是在高分子基材中含有无机化合物而成的隔膜(优选将无机化合物涂布或填充于高分子基材而成的隔膜)、或者由熔点或玻璃化转变温度为140℃以上(优选高于140℃)的高分子构成的隔膜。项2.如项1所述的锂离子二次电池，其中，上述正极活性物质层含有乙烯醇与烯键式不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物作为粘结剂(优选正极活性物质层和负极活性物质层含有相同的乙烯醇与烯键式不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物)。项3.如项1或2所述的锂离子二次电池，其中，上述负极活性物质层含有选自由丙烯酸碱金属中和物和甲基丙烯酸碱金属中和物组成的组中的至少一种烯键式不饱和羧酸碱金属中和物与乙烯醇的共聚物作为粘结剂(并且优选上述正极活性物质层含有选自由丙烯酸碱金属中和物和甲基丙烯酸碱金属中和物组成的组中的至少一种烯键式不饱和羧酸碱金属中和物与乙烯醇的共聚物作为粘结剂)。项4.如项1～3中任一项所述的锂离子二次电池，其中，将上述负极活性物质层的厚度设为T[μm]时，相对于上述负极活性物质层中所含的上述粘结剂的总量(100质量％)，自上述集电体侧起厚度T/2[μm]的区域内存在的上述粘结剂的含量为25～50质量％，自上述负极活性物质层表面侧(即上述集电体侧的相反侧)起厚度T/2[μm]的区域内存在的上述粘结剂的含量为50～75质量％。项5.如项1～4中任一项所述的锂离子二次电池，其中，上述无机化合物为选自由氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钛、氮化硼、硫酸铝、硫酸钙、滑石、膨润土、沸石、高岭土、云母、蒙脱石和玻璃组成的组中的至少一种。项6.如项1～5中任一项所述的锂离子二次电池，其中，上述高分子基材为选自由聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和乙烯-丙烯共聚物组成的组中的至少一种高分子的基材。项7.如项1～6中任一项所述的锂离子二次电池，其中，上述高分子基材为微多孔膜状或无纺布形状的高分子基材。项8.如项1～7中任一项所述的锂离子二次电池，其中，上述负极活性物质层的厚度为20～300μm。项9.如项1～8中任一项所述的锂离子二次电池，其中，上述负极活性物质层含有导电助剂，相对于该层中所含的上述负极活性物质、上述粘结剂和上述导电助剂的总量(100质量％)，上述粘结剂的含量为0.5～15质量％，上述导电助本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池，其为隔着浸渗有非水电解液的隔膜具备在集电体上具有正极活性物质层的正极和在集电体上具有负极活性物质层的负极的锂离子二次电池，其中，所述正极活性物质层是含有正极活性物质和粘结剂的层，所述负极活性物质层是含有负极活性物质和粘结剂的层，所述负极活性物质层含有乙烯醇与烯键式不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物作为粘结剂，所述隔膜是在高分子基材中含有无机化合物而成的隔膜或者由熔点或玻璃化转变温度为140℃以上的高分子构成的隔膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.13 JP 2016-2020941.一种锂离子二次电池，其为隔着浸渗有非水电解液的隔膜具备在集电体上具有正极活性物质层的正极和在集电体上具有负极活性物质层的负极的锂离子二次电池，其中，所述正极活性物质层是含有正极活性物质和粘结剂的层，所述负极活性物质层是含有负极活性物质和粘结剂的层，所述负极活性物质层含有乙烯醇与烯键式不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物作为粘结剂，所述隔膜是在高分子基材中含有无机化合物而成的隔膜或者由熔点或玻璃化转变温度为140℃以上的高分子构成的隔膜。2.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述正极活性物质层含有乙烯醇与烯键式不饱和羧酸碱金属中和物的共聚物作为粘结剂。3.如权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中，所述负极活性物质层含有选自由丙烯酸碱金属中和物和甲基丙烯酸碱金属中和物组成的组中的至少一种烯键式不饱和羧酸碱金属中和物与乙烯醇的共聚物作为粘结剂。4.如权利要求1～3中任一项所述的锂离子二次电池，其中，将所述负极活性物质层的厚度设为T[μm]时，相对于所述负极活性物质层中所含的所述粘结剂的总量(100质量％)，自所述集电体侧起厚度T/2[μm]的区域内存在的所述粘结剂的含量为25～50质量％，自所述负极活性物质层表面侧起厚度T/2[μm]的区域内存在的所述粘结剂的含量为50～75质量％。5.如权利要求1～4中任一项所述的锂离子二次电...

【专利技术属性】
技术研发人员：池内勇太，坂本太地，向井孝志，柳田昌宏，藤重隼一，金野仁子，高桥绘里菜，
申请(专利权)人：国立研究开发法人产业技术综合研究所，住友精化株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP