非水电解液二次电池和电池组装体制造技术

根据本发明专利技术，提供以高水平很好地兼备Li析出耐性和高速率特性的高性能的非水电解液二次电池。在此公开的电池组装体，是具备电极体、非水电解液和壳体的初充电前的电池组装体，所述电极体具有正极和负极，所述非水电解液包含非水溶剂和支持电解质，所述壳体收纳电极体和非水电解液。在该电池组装体中，负极具有负极合剂层，所述负极合剂层包含非晶质碳被覆石墨制的粒状的负极活性物质，并且，在非水电解液中包含FSO3Li。而且，在此公开的电池组装体中，负极活性物质的吸油量为35ml/100g～50ml/100g，并且，非水电解液中的FSO3Li为0.65wt％～0.85wt％。由此，能够提供很好地兼备高速率特性和Li析出耐性的高性能的非水电解液二次电池。

Non-aqueous electrolyte secondary batteries and battery assemblies

【技术实现步骤摘要】
非水电解液二次电池和电池组装体
本专利技术涉及非水电解液二次电池。详细而言，涉及在壳体内收纳有电极体和非水电解液的初充电前的电池组装体、以及对该电池组装体进行初充电而成的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(以下也简称为“二次电池”)被优选用作为个人电脑、便携式终端等的所谓便携式电源、车辆驱动用电源。在该二次电池中，轻量且能得到高能量密度的锂离子二次电池作为电动汽车、混合动力汽车等车辆所使用的高输出功率电源(例如驱动与车辆的驱动轮连结的电动机的电源)其重要性尤其提高。该二次电池一般通过对在壳体内收纳有电极体和非水电解液的电池组装体进行初充电来构建。上述电极体具备对箔状的正极集电体的表面赋予正极合剂层而成的片状的正极和对箔状的负极集电体的表面赋予负极合剂层而成的片状的负极。另外，上述非水电解液通过使规定的锂盐(例如LiPF6)溶解于非水溶剂(有机溶剂)中来制备。在专利文献1中公开了向该非水电解液中添加FSO3Li等氟磺酸盐的技术。在先技术文献专利文献专利文献1：日本国专利申请公开第2016-29668号公报
技术实现思路
但是，对于该非水电解液二次电池，正在研究使用非晶质碳被覆石墨作为负极活性物质，所述非晶质碳被覆石墨是用非晶质碳被覆了石墨粒子表面的石墨。通过使用该非晶质碳被覆石墨，能够抑制会阻碍锂离子的吸藏和释放的电解液的分解物堆积在负极活性物质的表面，因此能够很好地提高高速率特性(输入输出特性)等电池性能。然而，近年来，对能够以更高水平发挥包含高速率特性在内的各种电池性能的高性能的非水电解液二次电池的要求变高。尤其是在电动汽车、混合动力汽车等车辆的驱动用电源的领域中，要求以高水平很好地兼备能够进行急速的充放电的高速率特性和即使长期使用电池容量也不易降低的Li析出耐性。本专利技术是应对该要求而完成的，其目的是提供以高水平很好地具备Li析出耐性和高速率特性的高性能的非水电解液二次电池。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方式，提供下述构成的电池组装体。再者，如上所述，非水电解液二次电池通过对在壳体内收纳有电极体和非水电解液的结构体进行初充电(调整处理)来构建。本说明书中的“电池组装体”是指该初充电前的结构体。在此公开的电池组装体是具备电极体、非水电解液和壳体的初充电前的电池组装体，所述电极体具有正极和负极，所述非水电解液包含非水溶剂和支持电解质，所述壳体收纳电极体和非水电解液。在该电池组装体中，负极具有负极合剂层，所述负极合剂层包含由非晶质碳被覆石墨构成的粒状的负极活性物质，所述非晶质碳被覆石墨是用非晶质碳被覆了石墨粒子表面的石墨，并且，在非水电解液中包含氟磺酸锂(FSO3Li)。而且，在此公开的电池组装体中，负极活性物质的吸油量为35ml/100g～50ml/100g，并且，非水电解液中的氟磺酸锂的重量比例为0.65wt％～0.85wt％。本专利技术人为了应对上述的要求而进行了各种的实验和研究。其结果发现：在使用非晶质碳被覆石墨作为负极活性物质的情况下，若使该负极活性物质的吸油量降低，则非水电解液二次电池的高速率特性进一步提高。但是，若使用这样的吸油量低的非晶质碳被覆石墨，则产生Li析出耐性恶化从而容量维持率降低的新问题。而且，本专利技术人想到如果能够很好地抑制使用吸油量低的非晶质碳被覆石墨制的负极活性物质时的Li析出耐性的恶化，则能够以高水平很好地具备Li析出耐性和高速率特性，并进一步进行了研究。其结果发现：如果使用包含适当量的氟磺酸锂(FSO3Li)的非水电解液，则尽管使用吸油量低的非晶质碳被覆石墨，也能抑制容量维持率的降低。由此，能将高速率特性维持在较高的状态，并且能防止Li析出耐性的恶化。推测能得到这样的效果的原因是因为：若添加适当量的FSO3Li，则非水电解液在化学性及电化学性上稳定化，该非水电解液的分解被抑制。在此公开的电池组装体是基于上述的见解而完成的，由非晶质碳被覆石墨构成的负极活性物质的吸油量为35ml/100g～50ml/100g，并且，非水电解液中的FSO3Li的重量比例为0.65wt％～0.85wt％。通过如上述那样使用吸油量低的非晶质碳被覆石墨制的负极活性物质，能够提高高速率特性。而且，通过使用以上述的数值范围的重量比例包含FSO3Li的非水电解液，能够很好地防止Li析出耐性的恶化。因此，通过使用在此公开的电池组装体，能够构建以高水平很好地兼备高速率特性和Li析出耐性的高性能的非水电解液二次电池。再者，本说明书中的“负极活性物质的吸油量”是针对亚麻仁油的吸油量。具体而言，依据JISK6217-4“橡胶用炭黑-基本特性-第4部：DBP吸收量的求法”，测定了针对亚麻仁油的吸油量(mL/100g)。具体而言，首先，将上述JIS标准的“DBP吸收量的求法”中的试剂液体从DBP(邻苯二甲酸二丁酯)变更为亚麻仁油。接着，用恒速滴定管对检查对象粉末(负极活性物质)滴定试剂液体(亚麻仁油)，利用转矩检测器测定粘度特性的变化。然后，求出与所产生的最大转矩的70％的转矩对应的每单位重量检查对象粉末的试剂液体添加量。由此，能够得到“针对亚麻仁油的吸油量”。另外，在本说明书中，“石墨粒子”是指包含石墨的粒子，优选是由石墨构成的粒子。而且，“石墨”是指具有立方晶系的晶体结构的碳材料。另一方面，“非晶质碳”是指不具有晶体结构的碳材料，可列举例如炭黑、活性炭等。另外，作为本专利技术的另一个方式，提供以下构成的非水电解液二次电池。在此公开的非水电解液二次电池，具备电极体、非水电解液和壳体，所述电极体具有正极和负极，所述非水电解液包含非水溶剂和支持电解质，所述壳体收纳电极体和非水电解液。在该非水电解液二次电池中，负极具有负极合剂层，所述负极合剂层包含由非晶质碳被覆石墨构成的粒状的负极活性物质，所述非晶质碳被覆石墨是用非晶质碳被覆了石墨粒子表面的石墨，并且，在负极活性物质的表面形成有负极SEI膜，所述负极SEI膜至少包含氟磺酸骨架。而且，在此公开的非水电解液二次电池中，负极活性物质的吸油量为35ml/100g～50ml/100g，并且，负极SEI膜中的氟磺酸骨架的成分量Is为3.7μmol/m2～7.4μmol/m2。在此公开的非水电解液二次电池，通过对上述方式的电池组装体进行初充电来构建。具体而言，若对电池组装体实施初充电，则非水电解液的一部分被分解，在负极活性物质的表面形成负极SEI(SolidElectrolyteInterface)膜。此时，若使用包含FSO3Li的非水电解液，则形成由来于该FSO3Li的负极SEI膜。而且，在上述方式的电池组装体中，在非水电解液中包含0.65wt％～0.85wt％的FSO3Li。若对这样的电池组装体进行初充电，则形成3.7μmol/m2～7.4μmol/m2的由来于该FSO3Li的负极SEI膜。具有这样的负极SEI膜的非水电解液二次电池，是通过使用上述方式的电池组装体来构建的，因此能以高水平很好地兼备Li析出耐性和高速率特性，能够发挥高的电池性能。再者，在本说明书中，采用“氟磺酸骨架的成分量(IS)”来规定上述的“由来于FSO3Li的负极SEI膜”。该“氟磺酸骨架的成分量(IS)”是通过利用离子色谱法(IC)测定负极中的FSO3-的成分量而得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池组装体，是具备电极体、非水电解液和壳体的初充电前的电池组装体，所述电极体具有正极和负极，所述非水电解液包含非水溶剂和支持电解质，所述壳体收纳所述电极体和所述非水电解液，所述负极具有负极合剂层，所述负极合剂层包含由非晶质碳被覆石墨构成的粒状的负极活性物质，所述非晶质碳被覆石墨是用非晶质碳被覆了石墨粒子表面的石墨，并且，在所述非水电解液中包含氟磺酸锂(FSO3Li)，所述负极活性物质的吸油量为35ml/100g～50ml/100g，并且，所述非水电解液中的所述氟磺酸锂的重量比例为0.65wt％～0.85wt％。

【技术特征摘要】
2018.02.09 JP 2018-0219471.一种电池组装体，是具备电极体、非水电解液和壳体的初充电前的电池组装体，所述电极体具有正极和负极，所述非水电解液包含非水溶剂和支持电解质，所述壳体收纳所述电极体和所述非水电解液，所述负极具有负极合剂层，所述负极合剂层包含由非晶质碳被覆石墨构成的粒状的负极活性物质，所述非晶质碳被覆石墨是用非晶质碳被覆了石墨粒子表面的石墨，并且，在所述非水电解液中包含氟磺酸锂(FSO3Li)，所述负极活性物质的吸油量为35ml/100g～50ml/100g，并且，所述非水电解液中的所述氟磺酸锂的重量比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：江川佳与，
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