二次电池用正极和二次电池制造技术

正极具备正极集电体、形成在正极集电体上且包含有机硅树脂和导电材料的保护层、以及形成在保护层上且包含由含锂的过渡金属氧化物构成的正极活性物质的正极复合材料层。

Positive and secondary batteries for secondary batteries

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池用正极和二次电池
本公开涉及二次电池用正极和二次电池。
技术介绍
通过使锂离子在正负极之间迁移来进行充放电的非水电解质二次电池具有高能量密度且容量高，因此，被广泛用作手机、笔记本电脑、智能手机等移动信息终端的驱动电源，或者被广泛用作电动工具、电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV、PHEV)等的动力用电源。专利文献1公开了一种非水电解质二次电池用电极板，其为在集电体上依次层叠底涂层和电极活性物质层而成的非水电解液二次电池用电极板，电极活性物质层含有包含电极活性物质颗粒和金属氧化物的粘结物质，底涂层以特定的比率含有硅元素和氧元素。根据专利文献1，记载了通过在集电体与电极活性物质层之间存在规定的底涂层，能够防止电极活性物质层从集电体上剥离、脱落，从而能够长期稳定使用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-94409号公报
技术实现思路
寻求一种既能够维持良好的集电性，又能够抑制在发生内部短路等异常时引发的温度上升、提高二次电池安全性的二次电池用正极。作为本公开的一个方式的二次电池用正极具备：正极集电体；保护层，其形成在正极集电体上，且包含有机硅树脂和导电材料；以及正极复合材料层，其形成在保护层上，且包含由含锂的过渡金属氧化物构成的正极活性物质。根据作为本公开的一个方式的二次电池用正极，能够提供既维持良好的集电性，又能够抑制在发生内部短路等异常时引发的温度上升、安全性得以提高的二次电池。附图说明图1是表示作为实施方式的一例的二次电池的纵向截面示意图。具体实施方式专利文献1公开了如下技术：在集电体与电极活性物质层之间设置以特定的比率含有硅元素和氧元素的底涂层，更具体而言，对将所谓的硅烷偶联剂进行溶解/水解而得到的涂布液的涂膜进行加热来设置底涂层。然而，通常通过硅烷偶联剂的水解而得到的树脂具有电绝缘性，因此对电极板设置该底涂层的情况下，担心集电性降低。作为本公开的一个方式的二次电池用正极(以下也称为“正极”)具备：正极集电体；保护层，其形成在正极集电体上，且包含有机硅树脂和导电材料；以及正极复合材料层，其形成在保护层上，且包含由含锂的过渡金属氧化物构成的正极活性物质。本专利技术人等发现：通过将上述保护层设置在正极集电体与正极复合材料层之间，从而既能够维持正极的良好的集电性，又能够抑制在发生正极集电体与正极复合材料层的内部短路等异常时引发的温度上升，能够提高二次电池(以下也称为“电池”)的安全性。进而，具备含有有机硅树脂的保护层的正极具有优异的柔软性，因此卷绕时等施加于正极的应力得以松弛，因而保护层、正极复合材料层不易破裂，能够降低电池制造工序中的成品率。此外，与以无机化合物颗粒作为主成分的保护层相比，包含有机硅树脂的保护层的重量降低，因此既能够维持在发生异常时抑制温度上升的功能，又能够降低电池的总重量。以下，参照附图，针对本公开的实施方式的一例进行详细说明。需要说明的是，实施方式的说明中参照的附图是示意性记载，附图中描绘的构成要素的尺寸比率等有时与实物不同。具体的尺寸比率等应该参照下述说明进行判断。[二次电池]使用图1来说明电池10的构成。图1是作为实施方式的一例的电池10的截面图。电池10具备正极30、负极40和电解质。在正极30与负极40之间适合设置分隔件50。电池10具有例如在电池外壳中收纳有卷绕型的电极体12和电解质的结构，所述卷绕型的电极体12是将正极30和负极40夹着分隔件50进行卷绕而成的。作为收纳电极体12和电解质的电池外壳，可例示出圆筒形、方形、硬币形、纽扣形等的金属制外壳；将树脂片层压而形成的树脂制外壳(层压型电池)等。此外，也可以应用正极和负极夹着分隔件交替层叠而成的层叠型电极体等其它形态的电极体来代替卷绕型的电极体12。在图1所示的例子中，由有底圆筒形状的外壳主体15和封口体16构成电池外壳。电池10具备在电极体12的上方和下方分别配置的绝缘板17、18。在图1所示的例子中，安装于正极30的正极引线19穿过绝缘板17的贯穿孔并延伸至封口体16侧，安装于负极40的负极引线20穿过绝缘板18的外侧并延伸至外壳主体15的底部侧。例如，正极引线19通过熔接等而连接于作为封口体16底板的过滤器22的下表面，与过滤器22电连接的封口体16的顶板、即盖子26成为正极端子。负极引线20通过熔接等而连接于外壳主体15的底部内表面，外壳主体15成为负极端子。本实施方式中，封口体16设置有电流阻断机构(CID)和排气机构(安全阀)。需要说明的是，适合在外壳主体15的底部也设置排气阀(未图示)。外壳主体15是例如有底圆筒形状的金属制容器。在外壳主体15与封口体16之间设有垫片27，从而确保电池外壳内部的密闭性。外壳主体15适合具有例如将侧面部从外侧加压而形成的、用于支撑封口体16的鼓凸部21。鼓凸部21优选沿着外壳主体15的圆周方向形成为环状，用其上表面支撑封口体16。封口体16具有：形成有过滤器开口部22a的过滤器22和配置在过滤器22上的阀体。阀体堵住过滤器22的过滤器开口部22a，在因内部短路等所致的放热而使电池10的内压上升时发生断裂。本实施方式中，作为阀体而设置有下阀体23和上阀体25，进一步设置有在下阀体23与上阀体25之间配置的绝缘构件24和具有盖子开口部26a的盖子26。构成封口体16的各构件具有例如圆板形状或环形状，除了绝缘构件24之外的各构件彼此电连接。具体而言，过滤器22与下阀体23在各自的边缘部彼此接合，上阀体25与盖子26也在各自的边缘部彼此接合。下阀体23与上阀体25在各自的中央部彼此连接，在各边缘部之间夹设有绝缘构件24。需要说明的是，若因内部短路等所致的放热而使内压上升，则例如下阀体23在薄壁部发生断裂，由此，上阀体25向盖子26侧膨胀并与下阀体23分离，由此切断两者的电连接。[正极]正极30具备：正极集电体、形成在正极集电体上的保护层、以及形成在保护层上的正极复合材料层。正极集电体包含铝，例如由包含铝单质或铝合金的金属箔构成。正极集电体中的铝含量相对于正极集电体的总量为50质量％以上，优选为70质量％以上、更优选为80质量％以上。正极集电体的厚度没有特别限定，例如为10μm以上且100μm以下左右。正极复合材料层包含由锂过渡金属氧化物构成的正极活性物质。作为锂过渡金属氧化物，可例示出含有锂(Li)且含有钴(Co)、锰(Mn)和镍(Ni)等过渡金属元素的锂过渡金属氧化物。锂过渡金属氧化物可以包含Co、Mn和Ni之外的其它添加元素，可列举出例如铝(Al)、锆(Zr)、硼(B)、镁(Mg)、钪(Sc)、钇(Y)、钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、铅(Pb)、锡(Sn)、钠(Na)、钾(K)、钡(Ba)、锶(Sr)、钙(Ca)、钨(W)、钼(Mo)、铌(Nb)和硅(Si)等。作为锂过渡金属氧化物的具体例，可列举出例如LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、Li本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池用正极，其具备：/n正极集电体；/n保护层，其形成在所述正极集电体上，且包含有机硅树脂和导电材料；以及/n正极复合材料层，其形成在所述保护层上，且包含由含锂的过渡金属氧化物构成的正极活性物质。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170620 JP 2017-1207221.一种二次电池用正极，其具备：
正极集电体；
保护层，其形成在所述正极集电体上，且包含有机硅树脂和导电材料；以及
正极复合材料层，其形成在所述保护层上，且包含由含锂的过渡金属氧化物构成的正极活性物质。


2.根据权利要求1所述的二次电池用正极，其中，所述有机硅树脂为下述组成式(1)所示的有机聚硅氧烷，
RxSiO(4-x)/2(1)
式(1)中，R独立地表示1价烃基，用R表示的1价烃基任选被卤素原子取代，x为满足0.1≤x≤2的数。


3.根据权利要求2所述的二次电池用正极，其中，所述组成式(1)中的R表示选自由甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、环戊基、环己基、苯基、甲苯基、2-苯基乙基、2-苯基丙基、3-苯基丙基、乙烯基、烯丙基、氯甲基、γ-氯丙基和3,3,3-三氟丙基组成的组中的取代基。


4.根据权利要求2或3所述的二次电池用正极，其中，所述组成式(1)所示的有机聚硅氧烷至少具有包含被苯基取代的硅原子的结构单元。


5.根据权利要求4所述的二次电池用正极，其中，在所述组成式(1)所示的有机聚硅氧烷中，与硅原子键合的苯基相...

【专利技术属性】
技术研发人员：古泽大辅，武泽秀治，盐崎朝树，
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