锂离子二次电池用电极和锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子二次电池用电极，能够防止电解液从电极渗出。本发明专利技术的包含电极活性物质和半固体电解质的锂离子二次电池用电极，其中半固体电解质包含有机溶剂或离子液体和锂盐，锂离子二次电池用电极包含纳米纤维，纳米纤维是纤维素类或聚丙烯酸酯类的树脂，纳米纤维的线径在0.01μm以上1μm以下，用水银孔隙率计测定的、从锂离子二次电池用电极中除去离子液体和锂盐后的电极合剂层的细孔径的平均值在0.001μm以上0.5μm以下。

Electrodes for Lithium Ion Secondary Batteries and Lithium Ion Secondary Batteries

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池用电极和锂离子二次电池
本专利技术涉及锂离子二次电池用电极和锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池具有较高的能量密度，作为电动车用和电力贮存用的电池受到了关注。特别是，电动车中，存在不搭载发动机的零排放电动车(电池式电动车、BatteryElectricVehicle(以下记作BEV))、搭载了发动机和二次电池两者的混合电动车、以及从系统电源充电的插电式电动车。特别是，BEV中，为了增大一次充电行驶距离，要求高能量密度的蓄电池。但是，现有的锂离子二次电池中，需要附加电池的冷却机构，电池系统全体上能量密度减小这一点成为课题。如果能够提高锂离子二次电池的耐热性，省略冷却机构，则能够解决上述课题。为了提高锂离子二次电池的耐热性，需要改良现有的锂离子二次电池中使用的有机电解液。其一种解决方案是将有机电解液变更为耐热性优良的电解质的方法，该电解质是在离子液体中溶解了锂盐的液体。作为与此相关的现有技术，专利文献1公开了包括纤维状树脂骨骼基材和活性物质，在上述纤维状树脂骨骼基材的空隙中分散活性物质而构成的非水电解质二次电池用电极活性物质层。专利文献2公开了一种非水电解质二次电池，其具有包括正极活性物质的正极、包括负极活性物质的负极和非水电解质，其特征在于：上述正极和上述负极中的至少一个电极含有纤维素纤维，上述纤维素纤维的至少一部分粗度为0.01～50μm，并且长度L相对于粗细T的比(L/T)在5倍以上。现有技术文献专利文献专利文献1：WO15/53199专利文献2：日本特开2002-260663号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题通常的有机电解液即使被电极或多孔质隔膜吸收，电解液也会因较小的压力而渗出。任一现有技术中，电解液的保持性都不充分，电解液会从电极渗出。本专利技术的目的在于防止电解液从电极渗出。用于解决课题的技术方案用于解决上述课题的本专利技术的特征，例如如下所述。一种具有电极活性物质和半固体电解质的锂离子二次电池用电极，其中半固体电解质包含有机溶剂或离子液体和锂盐；锂离子二次电池用电极包含纳米纤维；纳米纤维是纤维素类或聚丙烯酸酯类的树脂；纳米纤维的线径在0.01μm以上1μm以下；用水银孔隙率计测定的、从锂离子二次电池用电极中除去离子液体和锂盐后的电极合剂层的细孔径的平均值在0.001μm以下0.5μm以下。专利技术效果根据本专利技术，能够防止电解液从电极渗出。上述以外的课题、结构和效果将通过以下实施方式的说明而说明。附图说明图1表示本专利技术的锂离子二次电池的截面结构。图2表示本专利技术的实施例和比较例的结果。图3表示本专利技术的实施例和比较例的结果。具体实施方式以下，使用附图等说明本专利技术的实施方式。以下说明示出本专利技术的内容的具体例，本专利技术不限定于这些说明，能够在本说明书公开的技术思想的范围内由本领域技术人员进行各种变更和修正。另外，在用于说明本专利技术的全部附图中，对于具有同一功能的，附加同一附图标记，有时省略其反复的说明。实施例＜本专利技术的电池的结构＞图1示意性地表示了锂离子二次电池101的内部结构。锂离子二次电池101是通过非水电解质中的电极对锂离子的吸收、释放，而能够贮存或使用电能的电化学装置。它也被称为锂离子电池、非水电解质二次电池、非水电解液二次电池等其他名称，但任一电池都是本专利技术的对象。锂离子二次电池101具有将由正极107、负极108和半固体电解质层109构成的电极组以密闭状态收纳在电池容器102中的结构。半固体电解质层109至少在正极107或负极108的表面形成，成为一体结构。半固体电解质层109使正极107与负极108电绝缘，并且保持后述的电解液L，由此具有使锂离子透过的层的功能。电极组能够采用使条状的电极叠层的结构、将带状的电极卷绕而成形为圆筒状、扁平状的结构等各种结构。在正极107和负极108的细孔中保持有半固体电解质的情况下，电解液L从细孔漏出时，在正极107或负极108的一部分中产生电解液L不足的区域。结果，存在锂离子二次电池101的性能降低的可能性。半固体电解质层109是在有机溶剂或离子液体中溶解锂盐、与SiO2、Al2O3、AlOOH、TiO2、ZrO2、BaTiO3、CaO、MgO、Li7La3Zr2O12等氧化物混合而成的片状的材料。其中不存在具有流动性的电解液，具有电解液不易漏出的特征。半固体电解质层109是在正极107与负极108之间传递锂离子的介质，另外也起到电子的绝缘体的作用，防止正极107与负极108短路。本专利技术中，离子液体是在常温下离解为阳离子和阴离子的化合物，保持液体的状态。另外，离子液体有时也被称为离子性液体、低熔点熔盐或者常温熔盐。电解液L是在半固体电解质层109中使用的有机溶剂或离子液体中溶解了锂盐的溶液。该液体被吸收至本专利技术的电极的细孔内部。与半固体电解质层109同样，电解液不易从电极漏出是本专利技术的特征。电解液L可以预先含在半固体电解质层109中，也可以使正极107与负极108夹持不含电解质的片，在电极组组装完成后添加电解液。在添加电解液时，从后述的注液口106对电极组供给。电池容器102能够与电极组的形状对应地，选择圆筒型、扁平椭圆形状、方型等任意的形状。电池容器102在从上部设置的开口收容电极组之后，开口部被盖103封闭而密闭。盖103中，外缘在整周上例如通过焊接、铆接、粘合等与电池容器102的开口接合，以密闭状态将电池容器102密封。盖103具有在将电池容器102的开口密封之后、对电池容器102内注入电解质L的注液口。注液口在对电池容器102内注入电解液L之后，被注液口106密闭。也能够对注液口106附加安全机构。作为该安全机构，设置用于释放电池容器102内部的压力的压力阀即可。在盖103上，隔着绝缘性密封材料112固定有正极外部端子104和负极外部端子105，用绝缘性密封材料112防止正极外部端子104、负极外部端子105的短路。正极外部端子104经由正极引线110连接至正极107，负极外部端子105经由负极引线111连接至负极108。绝缘性密封材料112的材料能够从氟树脂、热硬化性树脂、玻璃气密密封等中选择，能够使用不与电解液L反应、并且气密性优良的任意的绝缘材料。绝缘片113也被插入电极组与电池容器102之间，防止正极107与负极108通过电池容器短路。＜制造正极＞正极107由正极活性物质(电极活性物质)、导电剂、粘结剂、集电体构成。举例示出该正极活性物质，代表例是LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。除此以外，能够列举LiMnO3、LiMn2O3、LiMnO2、Li4Mn5O12、LiMn2-xMxO2(其中，M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn、Ta，x＝0.01～0.2)、Li2Mn3MO8(其中，M＝Fe、Co、Ni、Cu、Zn)、Li1-xAxMn2O4(其中，A＝Mg、B、Al、Fe、Co、Ni、Cr、Zn、Ca，x＝0.01～0.1)、LiNi1-xMxO2(其中，M＝Co、Fe、Ga、x＝0.01～0.2)、LiFeO2、Fe2(SO4)3、LiCo1-xMxO2(其中，M＝Ni、Fe、Mn，x＝0.01～0.2)、LiNi1-xMxO2(其中，M＝Mn、Fe、Co、Al、Ga、Ca、Mg，x＝0.01～0.2)、Fe(Mo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含电极活性物质和半固体电解质的锂离子二次电池用电极，其特征在于：所述半固体电解质包含有机溶剂或离子液体和锂盐，所述锂离子二次电池用电极包含纳米纤维，所述纳米纤维是纤维素类或聚丙烯酸酯类的树脂，所述纳米纤维的线径在0.01μm以上1μm以下，用水银孔隙率计测定的、从所述锂离子二次电池用电极中除去所述离子液体和所述锂盐后的电极合剂层的细孔径的平均值在0.001μm以上0.5μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.27 JP 2016-2522581.一种包含电极活性物质和半固体电解质的锂离子二次电池用电极，其特征在于：所述半固体电解质包含有机溶剂或离子液体和锂盐，所述锂离子二次电池用电极包含纳米纤维，所述纳米纤维是纤维素类或聚丙烯酸酯类的树脂，所述纳米纤维的线径在0.01μm以上1μm以下，用水银孔隙率计测定的、从所述锂离子二次电池用电极中除去所述离子液体和所述锂盐后的电极合剂层的细孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村悦子，阿部诚，野家明彦，加贺祐介，直江和明，尼崎新平，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP