锂二次电池制造技术

本公开提供一种循环特性优异的锂二次电池，具备电极群和非水电解质，电极群是正极、负极(134)以及隔板卷绕而成的，负极(134)包含负极集电体(132)和负极集电体(132)上的多个凸部(133)。负极(134)在充电时析出锂金属，锂金属在放电时溶解于非水电解质中。负极集电体(132)包含朝向电极群的卷绕外侧方向的第1表面和朝向电极群的卷绕内侧方向的第2表面。第1表面和/或第2表面包含第1区域(OW)和第2区域(IW)，第2区域(IW)比第1区域(OW)接近电极群的卷绕最内周。多个凸部(133)包含位于第1区域(OW)上的多个外周侧凸部和位于第2区域(IW)上的多个内周侧凸部。多个外周侧凸部的第1平均高度大于多个内周侧凸部的第2平均高度。

Lithium secondary battery

The invention provides a lithium secondary battery with excellent cycling characteristics, which is provided with a group of electrodes and a non-aqueous electrolyte. The group of electrodes is formed by winding a positive electrode, a negative electrode (134) and a partition plate. The negative electrode (134) comprises a negative collector (132) and a plurality of convex parts (133) on the negative collector (132). Lithium metal is precipitated from the negative electrode (134) during charging and dissolved in the nonaqueous electrolyte during discharging. The negative collector (132) comprises a first surface facing the outer winding direction of the electrode group and a second surface facing the inner winding direction of the electrode group. The first and / or second surfaces consist of the first zone (ow) and the second zone (IW), which is closer to the innermost winding of the electrode group than the first zone (ow). The plurality of convex parts (133) includes a plurality of peripheral convex parts located on the first area (ow) and a plurality of inner peripheral convex parts located on the second area (IW). The first mean height of multiple peripheral scoliosis is greater than the second mean height of multiple peripheral scoliosis.

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池
本公开涉及具备锂离子传导性的非水电解质的锂二次电池。
技术介绍
非水电解质二次电池被用于个人计算机和智能手机等的ICT用、车载用以及蓄电用等用途。在这样的用途中，对于非水电解质二次电池要求进一步的高容量化。作为高容量的非水电解质二次电池，已知锂离子电池。锂离子电池的高容量化能够通过作为负极活性物质并用例如石墨和硅化合物等的合金活性物质来实现。但是，锂离子电池的高容量化正在达到极限。作为超过锂离子电池的高容量非水电解质二次电池，锂二次电池被予以厚望。锂二次电池中，充电时锂金属在负极析出，放电时该锂金属溶解于非水电解质中。从抑制锂金属以枝晶状析出造成的电池特性下降的观点出发，对锂二次电池进行了改良负极集电体形状等的研究。例如，专利文献1中，提出了将负极集电体的锂金属析出面的十点平均粗糙度Rz设为10μm以下的方案。专利文献2中，提出了将具备多孔性金属集电体和插入到集电体的气孔中的锂金属的负极用于锂二次电池的方案。专利文献3中，提出了在锂金属聚合物二次电池中，使用具有下述表面的负极集电体的方案，该表面形成有多个以预定形状凹下的凹槽。在先技术文献专利文献1：日本特开2001-243957号公报专利文献2：日本特表2016-527680号公报专利文献3：日本特开2006-156351号公报
技术实现思路
本公开的实施方式提供一种循环特性优异的具备卷绕式电极群的锂二次电池。本公开一方案涉及的锂二次电池，具备电极群和具有锂离子传导性的非水电解质，所述电极群是正极、负极以及介于所述正极与所述负极之间的隔板卷绕而成的，所述正极包含含锂的正极活性物质，所述负极包含负极集电体和配置于所述负极集电体上的多个凸部。所述负极中，在充电时析出锂金属，所述锂金属在放电时溶解于所述非水电解质中。所述负极集电体包含第1表面和第2表面，所述第1表面朝向所述电极群的卷绕外侧方向，所述第2表面朝向所述电极群的卷绕内侧方向。所述第1表面和所述第2表面中的至少一个表面包含第1区域和第2区域，所述第2区域相比于所述第1区域更接近所述电极群卷绕的最内周。所述多个凸部包含：配置于所述第1区域上的多个外周侧凸部、和配置于所述第2区域上的多个内周侧凸部。所述多个外周侧凸部的第1平均高度大于所述多个内周侧凸部的第2平均高度。根据本公开的实施方式，能够在使用卷绕式电极群的锂二次电池中提高循环特性。附图说明图1是示意地表示本公开一实施方式涉及的锂二次电池所用的负极的平面图。图2是沿图1的II-II线的箭头方向观察的截面图。图3是示意地表示本公开另一实施方式涉及的锂二次电池的纵截面图。图4是示意地表示图3的IV区域的放大截面图。图5是示意地表示图3的V区域的放大截面图。附图标记说明10锂二次电池11正极12负极13隔板14电极群15壳体主体16封口体17、18绝缘板19正极引线20负极引线21阶梯部22过滤器23下阀体24绝缘构件25上阀体26帽27密封垫30正极集电体31正极合剂层32、132负极集电体132a、132b带状区域33a第1凸部33b第2凸部133凸部134负极35空间S1第1表面S2第2表面LD1第1长度方向LD2第2长度方向LD31、LD32第3长度方向WD1第1宽度方向CL第4中心线IW内周侧卷绕部OW外周侧卷绕部具体实施方式(成为本公开基础的见解)本公开的实施方式涉及使用锂金属作为负极活性物质并且具备卷绕式电极群的锂二次电池。更详细而言，本公开的实施方式涉及卷绕式电极群中的负极集电体的改良。再者，锂二次电池有时被称为锂金属二次电池。锂二次电池中，充电时，有时锂金属在负极以枝晶状析出。进而，随着枝晶的生成，负极的比表面积增大，副反应增加。因此，放电容量或充放电效率下降，由此循环特性容易下降。对此，专利文献1中教导了通过将负极的锂金属析出面的十点平均粗糙度Rz设为10μm以下来抑制枝晶生成，得到高的充放电效率。另外，由于充电时锂金属在负极析出，因此锂二次电池是负极的膨胀量特别容易变大的电池。在此，“负极的膨胀”是指负极体积与析出的锂金属体积的合计体积增加。特别是在锂金属以枝晶状析出的情况下，膨胀量进一步变大。在具备卷绕式电极群的圆筒形锂电池的情况下，由于负极过度膨胀而产生应力。为了吸收充放电时负极的体积变化，专利文献2提出了使用例如气孔率为50～99％、气孔大小为5～500μm的铜或镍的多孔性负极集电体的方案。另外，专利文献3的负极集电体中，为了确保用于形成枝晶状锂金属的空间而设置了凹槽。与锂金属析出相伴的应力在硬币型电极群中从负极的主面和侧面等释放，在层叠型电极群中从负极的端部等释放。另一方面，卷绕式电极群中，随着锂金属析出，在电极群的与卷绕轴垂直的截面的周向上产生由拉伸应变引起的应力。卷绕式电极群中，与锂金属析出相伴的应力难以从电极群的内周侧和负极端部释放，因此会变为朝向电极群的外周侧。另外，卷绕式电极群的卷绕端部用胶带固定，并且其被电池壳体包围，该情况下也会从外部施加应力。这样，卷绕式电极群与其他硬币型或层叠型等电极群相比，应力难以分散，因此容易发生负极的过度膨胀或不均匀膨胀。在此，卷绕式电极群的负极集电体具有：朝向电极群卷绕的外侧方向的第1表面、和朝向电极群卷绕的内侧方向的第2表面。即，第1表面朝向相对于负极集电体从电极群的卷绕轴远离的方向，第2表面朝向相对于负极集电体与电极群的卷绕轴接近的方向。以下，在负极集电体中，有时将朝向电极群卷绕的外侧方向一侧称为外侧，将朝向电极群卷绕的内侧方向一侧称为内侧。另外，负极集电体的至少外侧或内侧表面包含第1区域和相比于第1区域更接近电极群卷绕的最内周的第2区域时，在电极群中，将包含第1区域的部分称为外周侧卷绕部，将包含第2区域的部分称为内周侧卷绕部。由于如上所述的朝向外周侧的应力和来自电极群外侧的应力，对负极集电体的表面施加的压力在电极群的外周侧卷绕部比内周侧卷绕部大。以下，有时将对负极集电体的表面施加的压力称为面压。如上所述，卷绕式电极群中，会对电极群的外周侧卷绕部施加大的应力和面压。因此，在外周侧卷绕部的负极表面析出的锂金属与在内周侧卷绕部的负极表面析出的锂金属相比，会被施加更大的压力。因而，在外周侧卷绕部的负极表面析出的锂金属与在内周侧卷绕部的负极表面析出的锂金属相比被压缩。由于这样的电极群的内周侧卷绕部和外周侧卷绕部处的应力和面压的不同，在外周侧卷绕部析出的锂金属密度变得大于在内周侧卷绕部析出的锂金属密度。由于该密度不同，卷绕式电极群中，充放电反应变得不均匀。如果充放电反应变得不均匀，则容易引起负极的过度膨胀和/或充放电效率的下降，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池，具备电极群和具有锂离子传导性的非水电解质，所述电极群是正极、负极以及介于所述正极与所述负极之间的隔板卷绕而成的，所述正极包含含锂的正极活性物质，所述负极包含负极集电体和配置于所述负极集电体上的多个凸部，/n所述负极在充电时析出锂金属，所述锂金属在放电时溶解于所述非水电解质中，/n所述负极集电体包含第1表面和第2表面，所述第1表面朝向所述电极群的卷绕外侧方向，所述第2表面朝向所述电极群的卷绕内侧方向，/n所述第1表面和所述第2表面中的至少一个表面包含第1区域和第2区域，所述第2区域相比于所述第1区域更接近所述电极群的卷绕最内周，/n所述多个凸部包含配置于所述第1区域上的多个外周侧凸部和配置于所述第2区域上的多个内周侧凸部，/n所述多个外周侧凸部的第1平均高度大于所述多个内周侧凸部的第2平均高度。/n

【技术特征摘要】
20180531 JP 2018-1057021.一种锂二次电池，具备电极群和具有锂离子传导性的非水电解质，所述电极群是正极、负极以及介于所述正极与所述负极之间的隔板卷绕而成的，所述正极包含含锂的正极活性物质，所述负极包含负极集电体和配置于所述负极集电体上的多个凸部，
所述负极在充电时析出锂金属，所述锂金属在放电时溶解于所述非水电解质中，
所述负极集电体包含第1表面和第2表面，所述第1表面朝向所述电极群的卷绕外侧方向，所述第2表面朝向所述电极群的卷绕内侧方向，
所述第1表面和所述第2表面中的至少一个表面包含第1区域和第2区域，所述第2区域相比于所述第1区域更接近所述电极群的卷绕最内周，
所述多个凸部包含配置于所述第1区域上的多个外周侧凸部和配置于所述第2区域上的多个内周侧凸部，
所述多个外周侧凸部的第1平均高度大于所述多个内周侧凸部的第2平均高度。


2.根据权利要求1所述的锂二次电池，
在所述第1表面和所述第2表面中的至少一个表面，所述第1区域相比于长度方向的中心线更远离所述最内周，
在所述第1表面和所述第2表面中的至少一个表面，所述第2区域相比于所述中心线更接近所述最内周。


3.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，
所述第1平均高度与所述第2平均高度之差为所述第2平均高度的3％以上且50％以下。


4.根据权利要求1～3的任一项所述的锂二次电池，
所述负极集电体具备铜箔或铜合金箔。


5.根据权利要求1～4的任一项所述的锂二次电池，
所述多个凸部分别与所述隔板接触，
所述充电时，所述锂金属在所述负极集电体与所述隔板之间的空间中析出。


6.根据权利要求1～5的任一项所述的锂二次电池，
所述多个凸部的材质与所述负极集电体的材质不同。


7.根据权利要求1～6的任一项所述的锂二次电池，
所述多个凸部由树脂材料构成。


8.根据权利要求1～5的任一项所述的锂二次电池，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：蚊野聪，石井圣启，宫前亮平，名仓健祐，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP