锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子二次电池，即使将充电终止电压高低压化至4.41V以上，也能够得到更良好的循环特性。本发明专利技术涉及一种锂离子二次电池，是包括具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极和隔膜卷绕成卷状的卷绕型电极组装体，并且充电终止电压为4.41V以上且4.47V以下的卷绕型锂离子二次电池，所述负极活性物质层整体的面积相对于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层的对置部的面积的比例为100.5％以上且104.0％以下，所述正极与所述负极的间隙在所述卷绕的轴向上为0.1mm以上且0.5mm以下，所述正极活性物质层中包含的正极活性物质的每单位重量的放电容量为169.0mAh/g以上且178.0mAh/g以下。

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
本专利技术涉及一种锂离子二次电池。
技术介绍
以往，使用二次电池作为各种电子设备的电源。二次电池具有正极、负极、配置在正极与负极之间的隔膜、以及电解质封入外装体的结构。特别是在锂离子二次电池中，锂离子经由电解质在正极与负极之间移动而进行电池的充放电。近年来，从锂离子二次电池的高能量密度化的要求出发，提出了将充电终止电压设定得高的锂离子二次电池(例如专利文献1)。此外，提出了使用离子传导性良好的溶剂作为非水电解质溶剂的技术(例如专利文献2、3)。专利文献1：日本特开2012-23052号公报专利文献2：日本特开2015-72805号公报专利文献3：日本特开2015-56241号公报
技术实现思路
本专利技术的专利技术人等发现产生如下新的问题：如果在以往的锂离子二次电池中将充电终止电压提高到4.41V以上，则由于高电压化，促进了电池材料的劣化，循环特性恶化。在锂离子二次电池中，如果循环特性恶化，则由于反复充放电，放电容量下降，循环后的单元电池容量相对于初始单元电池容量的比例(容量维持率)下降，因此不能延长寿命。本专利技术的目的在于提供一种即使充电终止电压高电压化到4.41V以上也得到更良好的循环特性的锂离子二次电池。本专利技术涉及一种锂离子二次电池，是包括卷绕型电极组装体并且充电终止电压为4.41V以上且4.47V以下的卷绕型锂离子二次电池，所述卷绕型电极组装体的具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极和隔膜卷绕成卷状而成的，<br>所述负极活性物质层整体的面积相对于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层的对置部的面积的比例为100.5％以上且104.0％以下，所述正极与所述负极的间隙在所述卷绕的轴向上为0.1mm以上且0.5mm以下，所述正极活性物质层中包含的正极活性物质的每单位重量的放电容量为169.0mAh/g以上且178.0mAh/g以下。本专利技术的锂离子二次电池即使将充电终止电压高电压化至4.41V以上，也发挥更良好的循环特性。附图说明图1是示出具有卷绕结构的电极组装体的一个例子的示意性剖视图。图2A是用于说明展开电极组装体的卷绕而对置的某一组正极活性物质层和负极活性物质层的配置和关系的图1的电极组装体的分解示意图(展开示意图)。图2B是用于说明展开电极组装体的卷绕而对置的另一组正极活性物质层和负极活性物质层的配置和关系的图1的电极组装体的分解示意图(展开示意图)。图2C是在图2A中将正极以正极活性物质层与负极活性物质层对置的方式重叠在负极上时的电极组装体的分解示意图(展开示意图)。图3是用于说明本专利技术的锂离子二次电池中的正极与负极的间隙的示意图。具体实施方式[锂离子二次电池]本专利技术提供一种锂离子二次电池。本说明书中，“锂离子二次电池”这一术语是指通过基于锂离子的电子传递能够反复充电和放电的电池。因此，“锂离子二次电池”并不过度局限于该名称，例如也能够包括“锂离子蓄电设备”等。本专利技术的锂离子二次电池(以下有时仅称为“二次电池”)的充电终止电压为4.41V以上，从基于二次电池高电压化的能量密度增大的观点出发，优选为4.43V以上，更优选为4.45V以上。从基于二次电池高电压化的能量密度的增大与循环特性的进一步提高的平衡的观点出发，充电终止电压优选为4.41V以上且4.47V以下，更优选为4.43V以上且4.47V以下，进一步优选为4.45V以上且4.47V以下，最优选为4.46V以上且4.47V以下。充电终止电压是二次电池的设计时确定的充电时的终止电压，也称为“充电上限电压”，是二次电池的规格之一。本说明书中，循环特性是指即使反复充放电也更充分地抑制放电容量下降的特性。“循环后”是指“反复进行充放电后”。本专利技术的二次电池包括正极、负极和配置在该正极与该负极之间的隔膜，通常还包括非水电解质。本专利技术的二次电池通常将由正极、负极和隔膜构成的电极组装体和非水电解质封入外装体而构成。如图1所示，电极组装体100具有正极1、负极2和隔膜3卷绕成卷状的卷绕结构。具体地说电极组装体100具有包括正极1、负极2和配置在正极与负极之间的隔膜3的电极单元(电极构成层)卷绕成卷状的卷绕结构。电极组装体具有这种卷绕结构时，包括该电极组装体的锂离子二次电池称为“卷绕型锂离子二次电池”。卷绕结构也能够称为夹心卷(Jellyroll)型结构。图1是示出具有卷绕结构的电极组装体的一个例子的示意性剖视图。另外，图1中省略了隔膜3。对电极组装体100的卷绕结构进行说明。图2A示出用于说明展开电极组装体100的卷绕而对置的某一组正极活性物质层10a和负极活性物质层20a的配置和关系的电极组装体的分解示意图(展开示意图)。在卷绕的电极组装体100中，图2A所示的正极活性物质层10a与负极活性物质层20a对置而配置。图2B示出用于说明展开电极组装体100的卷绕而对置的另一组正极活性物质层10b和负极活性物质层20b的配置和关系的电极组装体的分解示意图(展开示意图)。在卷绕的电极组装体100中，图2B所示的正极活性物质层10b与负极活性物质层20b对置而配置。图2C是在图2A中将正极1以正极活性物质层10a与负极活性物质层20a对置的方式重叠在负极2上时的电极组装体的分解示意图(展开示意图)。另外，在图2A、图2B和图2C中省略了隔膜。在图2A、图2B和图2C中，正极1和负极2的卷绕方向R的配置基准彼此相同。本说明书中，“展开电极组装体的卷绕”是指以不破坏正极1与负极2的对置配置关系的方式(即保持正极1与负极2的相互的配置)展开电极组装体的卷绕。图1中，电极组装体100仅利用一个包括一个正极1、一个负极2和两个隔膜3的电极单元构成，但是也可以利用两个以上的这种电极单元构成。以下，只要没有特别说明，对电极组装体100利用一个电极单元构成的情况进行说明。在本专利技术中，对于正极1所具有的正极活性物质层10和负极2所具有的负极活性物质层20，“负极活性物质层整体的面积相对于正极活性物质层与负极活性物质层的对置部的面积的比例”为100.5％以上且104.0％以下，从进一步提高循环特性的观点出发，优选为100.5％以上且103.6％以下，更优选为100.5％以上且103.0％以下，进一步优选为100.5％以上且101.0％以下。由此负极活性物质层通过具有比正极活性物质层适度大的尺寸，即使在相对高的充电终止电压的环境下，也能够以充分高的效率可逆且持续地发生电池反应，作为结果提高了循环特性。如果负极活性物质层整体的面积比例过小，则Li容易从负极活性物质层的边缘部析出，可逆地移动的Li离子的量减少，因而循环特性变差。如果负极活性物质层整体的面积比例过大，则由于负极活性物质层中的与正极活性物质层的非对置部的影响而正极活性物质层的边缘部的电位上升，正极活性物质劣化，因此难以可逆地发生电池反应，循环特性变差。“边缘部”是指在电极中涂敷有活性物质层的部分中的电极切断面(集电体端面(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池，是包括卷绕型电极组装体并且充电终止电压为4.41V以上且4.47V以下的卷绕型锂离子二次电池，所述卷绕型电极组装体是具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极和隔膜卷绕成卷状而成的，/n所述负极活性物质层整体的面积相对于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层的对置部的面积的比例为100.5％以上且104.0％以下，/n所述正极与所述负极的间隙在所述卷绕的轴向上为0.1mm以上且0.5mm以下，/n所述正极活性物质层中包含的正极活性物质的每单位重量的放电容量为169.0mAh/g以上且178.0mAh/g以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170725 JP 2017-143514;20170823 JP 2017-1605281.一种锂离子二次电池，是包括卷绕型电极组装体并且充电终止电压为4.41V以上且4.47V以下的卷绕型锂离子二次电池，所述卷绕型电极组装体是具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极和隔膜卷绕成卷状而成的，
所述负极活性物质层整体的面积相对于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层的对置部的面积的比例为100.5％以上且104.0％以下，
所述正极与所述负极的间隙在所述卷绕的轴向上为0.1mm以上且0.5mm以下，
所述正极活性物质层中包含的正极活性物质的每单位重量的放电容量为169.0mAh/g以上且178.0mAh/g以下。


2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，
所述正极与所述负极的间隙在卷绕方向上为8.0mm以下。


3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中，
所述放电容量为169.0mAh/g以上且175.5mAh/g以下。


4.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中，
所述放电容量为169.0mAh/g以上且173mAh/g以下。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子二次电池，其中，
所述正极活性物质包含锂过渡金属复合氧化物。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的锂离子二次电池，其中，

【专利技术属性】
技术研发人员：川合徹，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP