锂二次电池和电池内置器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种耐热性优异的锂二次电池。该锂二次电池具备：作为锂复合氧化物烧结体板的正极板、包含碳和苯乙烯‑丁二烯橡胶(SBR)的负极、以及在包含γ－丁内酯(GBL)或者包含γ－丁内酯(GBL)和碳酸亚乙酯(EC)的非水溶剂中含有氟硼酸锂(LiBF

Manufacturing method of lithium secondary battery and internal devices of battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池和电池内置器件的制造方法
本专利技术涉及锂二次电池和电池内置器件的制造方法。
技术介绍
近年来，电池内置智能卡逐渐实用化。作为内置有一次电池的智能卡的例子，可举出带有一次性密码显示功能的信用卡。作为内置有二次电池的智能卡的例子，可举出具备无线通信IC、指纹解析用ASIC和指纹传感器的带有指纹验证和无线通信功能的卡。对于智能卡用电池，一般要求厚度小于0.45mm、高容量且低电阻、具有耐弯曲性、可耐受工艺温度这样的特性。已经提出了适用于上述用途的液态薄型锂电池。例如，在专利文献1(日本特开2013－97931号公报)和专利文献2(日本特开2012－209124号公报)中公开了一种将包含正极集电体、正极、隔板、负极和负极集电体的电极层叠体收容并密封于层压膜制的容器内而得的覆膜电池。专利文献1和2中公开的覆膜电池均为锂一次电池。然而，作为锂二次电池(也称为锂离子二次电池)用的正极活性物质层，众所周知有将锂复合氧化物(典型的为锂过渡金属氧化物)的粉末和粘结剂、导电剂等添加物混炼并成型而得到的粉末分散型的正极。上述粉末分散型的正极由于较大量地(例如为10重量％左右)包含对容量没有贡献的粘结剂，因此作为正极活性物质的锂复合氧化物的填充密度变低。因此，粉末分散型的正极在容量、充放电效率方面改善余地较大。因此，尝试了通过用锂复合氧化物烧结体板构成正极或正极活性物质层来改善容量、充放电效率。该情况下，由于正极或正极活性物质层不含有粘结剂，因此锂复合氧化物的填充密度变高，从而可期待得到高容量、良好的充放电效率。例如，专利文献3(日本专利第5587052号公报)中公开了一种具备正极集电体和介由导电性接合层与正极集电体接合的正极活性物质层的锂二次电池的正极。该正极活性物质层由厚度为30μm以上、空隙率为3～30％、开口气孔比率为70％以上的锂复合氧化物烧结体板构成。另外，专利文献4(日本特开平10－312825号公报)中公开了一种锂二次电池，该锂二次电池为了改善低温放电特性，使用包含碳酸亚乙酯10～40体积％和γ－丁内酯60～90体积％的混合溶剂作为电解液的非水溶剂。专利文献专利文献1：日本特开2013－97931号公报专利文献2：日本特开2012－209124号公报专利文献3：日本专利第5587052号公报专利文献4：日本特开平10－312825号公报
技术实现思路
在制造卡时，有时进行热层压加工。例如将卡基材和树脂膜于110℃以上的温度(例如120～150℃)加压贴合，从而利用热层压加工来制造卡。因此，作为使薄型锂电池内置于智能卡等薄型器件的方法，能够利用热层压加工即可。该情况下，考虑将薄型锂电池和保护膜依次层叠在卡基材上，于110℃以上的高温进行加压。然而，以往的液态薄型锂电池的耐热性并不充分，加热到110℃以上时，会导致电池的膨胀和破损、以及电池电阻的增加。另一方面，作为将薄型锂电池安装于印刷配线板的方法，考虑回流焊工艺，但该工艺也会加热到高温，因此会产生与上述相同的问题。本专利技术的专利技术人至此得到了如下见解：通过选择性地组合作为锂复合氧化物烧结体板的正极板、包含碳和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的负极、以及在包含γ－丁内酯(GBL)和根据需要包含的碳酸亚乙酯(EC)的非水溶剂中含有氟硼酸锂(LiBF4)的电解液，能够提供耐热性优异的锂二次电池。因此，本专利技术的目的在于提供一种耐热性优异的锂二次电池。根据本专利技术的一个方案，提供一种锂二次电池，具备：作为锂复合氧化物烧结体板的正极板、包含碳和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的负极、以及在包含γ－丁内酯(GBL)或包含γ－丁内酯(GBL)和碳酸亚乙酯(EC)的非水溶剂中含有氟硼酸锂(LiBF4)的电解液。根据本专利技术的另一方案，提供一种电池内置器件的制造方法，包含如下工序：准备上述锂二次电池、以及将上述锂二次电池经过伴随着110℃以上且小于260℃的加热的工艺而安装于基板。附图说明图1是本专利技术的锂二次电池的一个例子的截面示意图。图2A是表示锂二次电池的制造工序的一个例子的前半部分的图。图2B是表示锂二次电池的制造工序的一个例子的后半部分、即接着图2A中示出的工序的工序的图。图2B的右端包含覆膜电池的照片。图3是示出与取向正极板的板面垂直的截面的一个例子的SEM图像。图4是图3中示出的取向正极板的截面的EBSD图像。图5是以面积基准表示图4的EBSD图像中的一次粒子的取向角度的分布的直方图。具体实施方式图1中示意性地示出本专利技术的锂二次电池的一个例子。图1中示出的锂二次电池10具备正极板16、负极20和电解液24。正极板16为锂复合氧化物烧结体板。负极20包含碳和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。电解液24是在包含γ－丁内酯(GBL)和根据需要包含的碳酸亚乙酯(EC)的非水溶剂中含有氟硼酸锂(LiBF4)的电解液。通过像这样选择性地组合作为锂复合氧化物烧结体板的正极板16、包含碳和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的负极20、以及在包含γ－丁内酯(GBL)和根据需要包含的碳酸亚乙酯(EC)的非水溶剂中含有氟硼酸锂(LiBF4)的电解液24，能够提供耐热性优异的锂二次电池。应予说明，图1中虽然示出了多个芯片状的正极板16，但本专利技术并不局限于此，也可以使用未被分割成芯片状的1张正极板16。如前所述，作为使薄型锂电池内置于智能卡等薄型器件的方法，考虑使用热层压加工。另外，作为将薄型锂电池安装于印刷配线板的方法，考虑使用回流焊工艺。这些方法都会伴随着加热到110℃以上高温的过程，以往的液态薄型锂电池的耐热性并不充分，加热到110℃以上时，会导致电池的膨胀和破损、以及电池电阻的增加。与此相对，本专利技术的锂二次电池10具有优异的耐热性，即便加热到110℃以上，也不产生电池的膨胀或破损、而且也看不到电池电阻的增加。上述优异的耐热性是通过作为正极板16、负极20和电解液24的各构成要素选择性地采用并组合上述要素而带来的。因此，锂二次电池10优选预定通过伴随着110℃以上的加热的工艺而安装于基板，更优选上述伴随着加热的工艺为热层压加工或回流焊工艺。换言之，根据本专利技术的另一优选方案，提供一种电池内置器件的制造方法，包含：准备锂二次电池的工序和将锂二次电池经过伴随着110℃以上的加热的工艺而安装于基板的工序，更优选上述伴随着加热的工艺为热层压加工或回流焊工艺。该情况下，特别优选伴随着加热的工艺为热层压加工，电池内置器件为电池内置智能卡。任一方案都优选加热温度为110℃以上且小于260℃，更优选为110℃以上且小于240℃，进一步优选为110℃以上且小于220℃，特别优选为110℃以上且小于200℃，最优选为110℃以上且小于150℃。正极板16为锂复合氧化物烧结体板。正极板16为烧结体板意味着正极板16不含有粘结剂。这是由于即便生片中含有粘结剂，粘结剂也会在烧成时消失或烧除。而且，正极板16不含有粘结剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池，具备：/n正极板，所述正极板为锂复合氧化物烧结体板、/n负极，所述负极包含碳和苯乙烯-丁二烯橡胶、即SBR、以及/n电解液，所述电解液在包含γ－丁内酯、即GBL或者包含γ－丁内酯、即GBL和碳酸亚乙酯、即EC的非水溶剂中含有氟硼酸锂、即LiBF

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171017 JP 2017-2011051.一种锂二次电池，具备：
正极板，所述正极板为锂复合氧化物烧结体板、
负极，所述负极包含碳和苯乙烯-丁二烯橡胶、即SBR、以及
电解液，所述电解液在包含γ－丁内酯、即GBL或者包含γ－丁内酯、即GBL和碳酸亚乙酯、即EC的非水溶剂中含有氟硼酸锂、即LiBF4。


2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，进一步具备由聚酰亚胺、聚酯或纤维素制成的隔板。


3.根据权利要求2所述的锂二次电池，其中，所述隔板由聚酰亚胺制成。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的锂二次电池，其中，所述电解液进一步包含碳酸亚乙烯酯、即VC和/或氟代碳酸亚乙酯、即FEC和/或乙烯基碳酸亚乙酯、即VEC。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂二次电池，其中，所述非水溶剂中的EC：GBL的体积比为0：1～1：1。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的锂二次电池，其中，所述电解液中的LiBF4浓度为0.5～2mol/L。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的锂二次电池，其中，所述锂二次电池的...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田雄树，铃木千织，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP