正极、非水电解质二次电池以及正极的制造方法技术

一种正极，至少包含正极集电体和正极活性物质层。正极集电体包含铝箔和水合氧化铝膜。水合氧化铝膜被覆铝箔的表面。正极活性物质层形成在水合氧化铝膜的表面。水合氧化铝膜的厚度为50nm以上且1000nm以下。在水合氧化铝膜中包含选自磷、氟以及硫中的至少一种元素。

Positive electrode, nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method of positive electrode

【技术实现步骤摘要】
正极、非水电解质二次电池以及正极的制造方法
本公开涉及正极、非水电解质二次电池以及正极的制造方法。
技术介绍
日本特开2000－048822号公报公开了非水电解质二次电池的正极集电体。
技术实现思路
作为非水电解质二次电池(以下可略记为“电池”)的正极集电体，使用了铝(Al)箔。在由于来自电池外部的冲击等(以下也记载为“外部输入”)而发生了短路的情况下，当低电阻的正极集电体(Al箔)和负极直接接触时，认为短路电流变大。由此，认为发热变大。“由于外部输入而引起的短路”能够通过钉刺试验等来模拟。以下，“由于外部输入而引起的短路”能够被略记为“短路”。通过在Al箔的表面形成有例如陶瓷被膜，可期待短路时的发热变小。认为这是由于利用电阻比Al箔高的陶瓷被膜来抑制Al箔与负极的直接接触的缘故。在日本特开2000－048822号公报中，通过所谓的勃姆石处理，在Al箔的表面形成了陶瓷被膜。即，通过在三乙醇胺水溶液中加热Al箔，在Al箔的表面形成了水合氧化铝膜。认为水合氧化铝膜能够抑制Al箔与负极的直接接触。但是，通过通常的勃姆石处理形成的水合氧化铝膜硬，存在不耐冲击的倾向。认为在外部输入时，由于异物贯通正极而向正极施加冲击。认为由于冲击而可能在水合氧化铝膜产生裂缝等。由于在水合氧化铝膜产生裂缝等，发热可能变大。本公开的目的是在因来自电池外部的冲击等发生了短路的情况下抑制发热。以下，对本公开的技术方案以及作用效果进行说明。本公开的作用机理含有推定。并不应该根据作用机理的正确与否来限定专利请求的范围。〔1〕正极用于非水电解质二次电池。正极至少包含正极集电体和正极活性物质层。正极集电体包含铝箔和水合氧化铝膜。水合氧化铝膜被覆铝箔的表面。正极活性物质层形成在水合氧化铝膜的表面。水合氧化铝膜的厚度为50nm以上且1000nm以下。在水合氧化铝膜中包含选自磷、氟以及硫中的至少一种元素。在本公开的正极中，水合氧化铝膜被覆Al箔的表面。在水合氧化铝膜中包含选自磷(P)、氟(F)以及硫(S)中的至少一种元素。认为通过P、F以及S向水合氧化铝的晶体组织内引入结构缺陷。认为由于结构缺陷，水合氧化铝膜变得柔软。由此，认为水合氧化铝膜变得耐冲击，能抑制伴随冲击的裂缝等的发生。因此，认为即使在因来自的电池外部的冲击等而发生了短路的情况下也能够抑制发热。其中，水合氧化铝膜的厚度为50nm以上且1000nm以下。目前还不明确在水合氧化铝膜的厚度小于50nm的情况下是否也能够抑制短路时的发热。认为在水合氧化铝膜的厚度超过1000nm的情况下，电池容量减少到不能忽略的程度。认为是由于在电池内空间中水合氧化铝膜占有的体积变大的缘故。〔2〕水合氧化铝膜所含有的选自磷、氟以及硫中的至少一种元素的合计量相对于水合氧化铝膜所含有的选自磷、氟以及硫中的至少一种元素的合计量与水合氧化铝膜所含有的铝之和的比率可以在0.1质量％以上。由此，可期待抑制发热效果变大。〔3〕水合氧化铝膜的厚度可以为100nm以上。由此，可期待抑制发热效果变大。〔4〕本公开的非水电解质二次电池至少包含上述〔1〕～〔3〕的任一项所述的正极和负极。在本公开的电池中，可期待抑制短路时的发热。认为是由于水合氧化铝膜抑制Al箔与负极的直接接触的缘故。〔5〕本公开的正极的制造方法是非水电解质二次电池用的正极的制造方法。本公开的正极的制造方法至少包含以下的(A)～(C)。(A)准备铝箔。(B)通过在水溶液中加热铝箔而在铝箔的表面形成水合氧化铝膜，由此制造正极集电体。(C)通过在水合氧化铝膜的表面形成正极活性物质层来制造正极。在水溶液中溶解选自磷化合物、氟化合物以及硫化合物中的至少一种化合物。在通常的勃姆石处理中使用了三乙醇胺水溶液等(例如参照日本特开2000－048822号公报)。在本公开的正极的制造方法中，使用溶解了选自磷化合物、氟化合物以及硫化合物中的至少一种化合物的水溶液。由此，认为能够向水合氧化铝膜引入选自P、F以及S之中的至少一种元素。本公开的上述及其它目的、特征、方式以及优点通过与结合附图所理解的本公开涉及的以下详细说明得以明确。附图说明图1是表示本实施方式的正极结构的一例的概略图。图2是表示本实施方式的正极结构的一例的截面示意图。图3是用于说明动态硬度的测定方法的坐标图。图4是用于说明体积电阻率的测定方法的示意图。图5是表示本实施方式的正极制造方法的概略的流程图。图6是表示本实施方式的非水电解质二次电池结构的一例的概略图。图7是表示本实施方式的电极组结构的一例的概略图。图8是表示本实施方式的负极结构的一例的概略图。图9是表示水合氧化铝膜的厚度与到达温度的关系的坐标图。图10是表示水合氧化铝膜的厚度与电池电阻的关系的坐标图。图11是表示添加元素的添加量与到达温度的关系的坐标图。图12是表示添加元素的添加量与电池电阻的关系的坐标图。具体实施方式以下，说明本公开的实施方式(在本说明书中也记载为“本实施方式”)。但是，以下的说明并不限制专利请求的范围。例如，以下主要说明锂离子二次电池。锂离子二次电池不过是本实施方式的非水电解质二次电池的一例。本实施方式的非水电解质二次电池只要包含非水电解质，就不应限定于锂离子二次电池。本实施方式的非水电解质二次电池也可以是例如钠离子二次电池等。＜正极＞图1是表示本实施方式的正极结构的一例的概略图。正极10用于非水电解质二次电池。在后面叙述非水电解质二次电池的细节。正极10是片状的。正极10至少包含正极集电体11和正极活性物质层12。正极活性物质层12也可以形成在正极集电体11的表面和背面两个面。在图1的x轴方向上正极集电体11从正极活性物质层12突出的部分能够用于与正极端子91(后述)的连接。《正极集电体》图2是表示本实施方式的正极结构的一例的截面示意图。正极集电体11包含Al箔1和水合氧化铝膜2。〈铝箔〉Al箔1可以是例如纯Al箔。Al箔1也可以是例如Al合金箔。也可以在Al箔1中包含有例如99质量％以上的Al。也可以在Al箔1中例如包含有微量的在其制造时不可避免地混入的杂质等。也可以在Al箔1中包含有例如合金元素。合金元素可以是例如硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、锌(Zn)、钛(Ti)等。可以在Al箔1中单独地包含有一种合金元素。也可以在Al箔1中包含有2种以上的合金元素。Al箔1可以是例如“JISH4160：铝及铝合金箔”所规定的合金编号“1085”、“1070”、“1050”、“1N30”、“1100”、“3003”、“3004”、“8021”、“8079”等。Al箔1可以具有例如5μm以上且50μm以下的厚度。Al箔1也可以具有例如10μm以上且20μm以下的厚度。〈水合氧化铝膜〉水合氧化铝膜2被覆Al箔1的表面。优选水合氧化铝膜2实质上被覆Al箔1的整个表面。不过，认为只要能抑制短路时的发热，则在Al箔1的表面也可以包含未被水合氧化铝膜2被覆的区域。即，认为水合氧化铝膜2只要被覆Al箔1的至少一部分即可。(膜厚)水合氧化铝膜2的厚度为50nm以上且1000nm以下。目前还不明确在水合氧化铝膜2的厚度小于50nm的情况下是否也能够抑制短路时的发热。认为在水合氧化铝膜2的厚度超过1000nm的情况下，电池容量减少到不能忽略本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极，是用于非水电解质二次电池的正极，至少包含正极集电体和正极活性物质层，所述正极集电体包含铝箔和水合氧化铝膜，所述水合氧化铝膜被覆所述铝箔的表面，所述正极活性物质层形成在所述水合氧化铝膜的表面，所述水合氧化铝膜的厚度为50nm以上且1000nm以下，在所述水合氧化铝膜中包含选自磷、氟以及硫中的至少一种元素。

【技术特征摘要】
2018.04.13 JP 2018-0775991.一种正极，是用于非水电解质二次电池的正极，至少包含正极集电体和正极活性物质层，所述正极集电体包含铝箔和水合氧化铝膜，所述水合氧化铝膜被覆所述铝箔的表面，所述正极活性物质层形成在所述水合氧化铝膜的表面，所述水合氧化铝膜的厚度为50nm以上且1000nm以下，在所述水合氧化铝膜中包含选自磷、氟以及硫中的至少一种元素。2.根据权利要求1所述的正极，所述水合氧化铝膜所含有的选自磷、氟以及硫中的至少一种元素的合计量相对于所述水合氧化铝膜所含有的选自磷、所述氟以...

【专利技术属性】
技术研发人员：部田浩司，落合章浩，福本友祐，岛村治成，浅利太久哉，
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