锂离子二次电池元件及锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术的锂离子二次电池元件，其特征在于，其是层叠有正极、隔膜和负极的锂离子二次电池元件，所述正极具有涂敷正极活性物质混合物而形成的正极活性物质层，所述负极具有涂敷负极活性物质混合物而形成的负极活性物质层，隔膜是聚烯烃的单轴拉伸膜，隔膜的透气度为100秒/100毫升以下，在将包含锂离子二次电池元件的锂离子二次电池进行1次充电及放电后，隔膜的厚度和形成在负极的单面上的负极活性物质层的厚度之和为50微米以下。本发明专利技术提供一种高输出锂离子二次电池用的元件，其能够在电池工作后在一定时间内维持一定值以上的电压。

Lithium ion secondary battery element and lithium ion secondary battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池元件及锂离子二次电池
本专利技术涉及一种非水电解质电池，尤其是涉及锂离子二次电池和构成其的锂离子二次电池元件。
技术介绍
非水电解质电池作为包含混合动力汽车或电动汽车等在内的汽车用电池被付诸实用化。作为这样的车载电源用电池，使用锂离子二次电池。锂离子二次电池被要求兼具输出特性、能量密度、容量、寿命、高温稳定性等各种特性。尤其为了提高电池的稳定性和寿命，而试图对包含电极、电解液的电池构成进行各种改良。尤其是混合动力汽车用途的锂离子二次电池(HEV用电池)，除了要求兼具高输出和安全性以外，还要求在电池刚工作(放电)后就达到并维持高输出状态。即，HEV用电池虽然通过在电池工作(放电)后流过电流而达到高输出，但是电压降低而导致输出降低，因此期望能够在一定时间内维持一定值以上的电压而维持长时间的输出。为此，若为了实现电池的高输出化而对电池的各构件下工夫，则逐渐地使锂离子的扩散速度受控。因此，电池能够维持电压的时间自然存在限度。期望超出这样的限界地维持电池的电压而使维持输出的时间延长。提出了防止电池的发热且提高了安全性的锂离子二次电池(专利文献1)。在日本特开2017-33826号中，考虑到电池的发热指数与隔膜的热收缩率的平衡，从而提出不降低安全性而维持较高的电池输出的方案。
技术实现思路
专利技术要解决的课题在日本特开2017-33826号所提出的现有技术中，通过主要使用陶瓷隔膜，从而提高了HEV用电池的耐热性。然而，由于存在陶瓷层而隔膜的厚度增加，因此可以使负极集电体表面与正极活性物质层的距离变长。于是，对于进一步延长使电池维持一定以上的电压来维持电池的最大输出的时间，尚有改善的余地。本专利技术的目的在于提供一种高输出锂离子二次电池用的元件，其能够将因在电池工作(放电)后流过电流而降低的电压在一定时间内维持为一定值以上。用于解决课题的手段本专利技术的实施方式的锂离子二次电池元件，其特征在于，其是层叠有正极、隔膜和负极的锂离子二次电池元件，所述正极具有涂敷正极活性物质混合物而形成的正极活性物质层，所述负极具有涂敷负极活性物质混合物而形成的负极活性物质层，其中，隔膜为聚烯烃的单轴拉伸膜，隔膜的透气度为100秒/100毫升以下，在将包含锂离子二次电池元件的锂离子二次电池进行1次充电及放电后，该隔膜的厚度和形成在负极的单面上的该负极活性物质层的厚度之和为50微米以下。专利技术效果本专利技术的锂离子二次电池元件，考虑到隔膜的透气度和锂离子的实质移动距离的平衡，从而可以提供能够维持高输出的HEV用电池。附图说明图1为表示本专利技术的一个实施方式的锂离子二次电池的示意性截面图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行说明。实施方式的锂离子二次电池元件依次层叠有正极、隔膜和负极，所述正极具有涂敷正极活性物质混合物而形成的正极活性物质层，所述负极具有涂敷负极活性物质混合物而形成的负极活性物质层。在实施方式中，正极是将正极活性物质、粘合剂和根据情况需要的导电助剂的混合物(正极活性物质混合物)涂布或轧制于金属箔等正极集电体并干燥而形成了正极活性物质层的薄板状或片状的矩形电池构件。负极是将负极活性物质、粘合剂和根据情况需要的导电助剂的混合物(负极活性物质混合物)涂布于负极集电体而形成了负极活性物质层的薄板状或片状的矩形电池构件。隔膜是用于隔离正极和负极而确保负极和正极间的锂离子的传导性的膜状的电池构件。将正极、负极和隔膜层叠而形成实施方式的锂离子二次电池元件。在实施方式的锂离子二次电池元件中，隔膜为聚烯烃的单轴拉伸膜。聚烯烃为将乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯等α-烯烃聚合或共聚而得到的化合物，可列举例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚己烯以及它们的共聚物。单轴拉伸膜为通过将聚烯烃向纵向一个方向拉伸而得到的膜。单轴拉伸膜具有所拉伸方向的强度高、对扭转的阻力高、进行热收缩的性质。单轴拉伸膜优选为具有在电池温度上升时被闭塞的空孔的结构、即多孔或微多孔的聚烯烃膜。通过使聚烯烃膜具有这样的结构，从而万一电池温度上升，也能闭塞(关闭)隔膜而切断离子流。即单轴拉伸聚烯烃膜在电池的加热时收缩而堵塞孔，因此能够防止正负极间的短路。为了发挥关闭效果，非常优选使用多孔的聚乙烯膜。在实施方式的锂离子二次电池元件中，隔膜的透气度为100秒/100毫升以下。透气度为在单位面积、单位压力下透过规定体积的空气所需的时间，也称作“格力(Gurley)透气度”或“透气阻抗度”。在本说明书中采用“透气度”这一称呼。透气度的单位为[秒/100毫升]。即，其是表示在单位面积、单位压力下通过100毫升的空气需要耗费几秒钟的值，该值越大，意味着越难透过空气。实施方式中使用的隔膜为具有特定透气度的多孔膜。一般而言，随着电池的单位面积的放电量、即在单位面积内的锂离子的移动量增加，电池的输出会更大地受到隔膜的透气度的影响。若锂离子的移动量增加，则可以说是否为容易通过锂离子的隔膜与电池输出大大相关。高输出型的锂离子二次电池需要在短时间的放电中维持规定的电压，但需要按照使锂离子的移动不被隔膜妨碍的方式来选择适当的隔膜。在选择适合的隔膜上，可以以隔膜的透气度为基准。在实施方式中，作为隔膜，可以使用被交联的单轴拉伸膜。如前述所示，单轴拉伸膜具有在加热时发生收缩的性质，因此在电池的过热时膜发生收缩而关闭。然而，若膜的热收缩率过大，则导致膜的面积大幅地变化，反而可能还产生大电流的流过。被交联的单轴拉伸膜的热收缩率是适合的，因此即使在过热时也不会使面积大幅地变化而仅以堵塞孔的程度发生收缩。在实施方式的锂离子二次电池元件中，在将包含该锂离子二次电池元件的锂离子二次电池进行1次充电及放电后，隔膜的厚度和形成在负极的单面上的该负极活性物质层的厚度之和为50微米以下。在此，隔膜的厚度为隔膜全体的平均厚度。另外，形成在负极的单面上的负极活性物质层的厚度为在负极集电体的一个面涂敷负极活性物质混合物、并对其施加压力等而形成的负极活性物质层全体的平均厚度。若将形成负极活性物质层而成的负极用于锂离子二次电池、并对该锂离子二次电池进行充放电，则负极活性物质层的厚度发生变化。一般而言，充放电后的负极活性物质层的厚度大于充放电前的负极活性物质层的厚度。在实施方式中，在提及“隔膜的厚度和形成在负极的单面上的该负极活性物质层的厚度之和”时，负极活性物质层的厚度是指将包含实施方式的锂离子二次电池元件的锂离子二次电池进行1次充电及放电后的负极活性物质层的厚度。在此，“进行1次充电及放电后”是指进行锂离子二次电池的初次充放电而从那以后一直的意思。即，“进行1次充电及放电后”不仅包括初次充放电后而且也包括第2次以后的充放电后。优选以使包含实施方式的锂离子二次电池元件的锂离子二次电池在经过初次充放电后测定的、负极活性物质层(单面)的厚度与隔膜的厚度之和达到50微米以下的方式而在锂离子二次电池元件的制造时进行调整来形成负极活性物质层。隔膜的厚度和形成在负极的单面上的该负极活性物质层的厚度之和即为在电池的放电时锂离子从负极移动至与隔膜接触的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池元件，其特征在于，其是层叠有正极、隔膜和负极的锂离子二次电池元件，所述正极具有涂敷正极活性物质混合物而形成的正极活性物质层，所述负极具有涂敷负极活性物质混合物而形成的负极活性物质层，/n该隔膜为聚烯烃的单轴拉伸膜，/n该隔膜的透气度为100秒/100毫升以下，/n在将包含该锂离子二次电池元件的锂离子二次电池进行1次充电及放电后，该隔膜的厚度和形成在该负极的单面上的该负极活性物质层的厚度之和为50微米以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170707 JP 2017-1332771.一种锂离子二次电池元件，其特征在于，其是层叠有正极、隔膜和负极的锂离子二次电池元件，所述正极具有涂敷正极活性物质混合物而形成的正极活性物质层，所述负极具有涂敷负极活性物质混合物而形成的负极活性物质层，
该隔膜为聚烯烃的单轴拉伸膜，
该隔膜的透气度为100秒/100毫升以下，
在将包含该锂离子二次电池元件的锂离子二次电池进行1次充电及...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中伸，小原健儿，永岛智，入山次郎，
申请(专利权)人：远景AESC日本有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP