非水电解质二次电池制造技术

对于非水电解质二次电池，形成于负极集电体上的负极复合材料层具备第1层和第2层，所述第1层具有包含碳材料A和含Si化合物的负极活性物质、及包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，且形成于前述负极集电体上，所述第2层具有包含碳材料B的负极活性物质、及第2粘结材料，且形成于前述第1层上，所述碳材料B具有比前述碳材料A高的振实密度，前述第1层的质量相对于前述负极复合材料层的质量为50质量％以上且低于90质量％，前述第2层的质量相对于前述负极复合材料层的质量超过10质量％且为50质量％以下，前述第2层的填充密度低于前述第1层的填充密度，电解质盐包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂。

Nonaqueous electrolyte secondary battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池
本专利技术涉及非水电解质二次电池的技术。已知SiOx所示的硅的氧化物等含Si化合物与石墨等碳系活性物质相比每单位体积能够吸藏更多的锂离子。例如，专利文献1公开了一种非水电解质二次电池，其包含硅的氧化物作为负极活性物质，负极复合材料层的粘结材料使用聚丙烯酸。另外，专利文献1还公开了组合使用石墨和含Si化合物。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-348730号公报
技术实现思路
然而，在进行电池的初始充放电时，由于与非水电解质的副反应而在负极表面形成覆膜。若该覆膜的形成不仅发生在初始充放电时、还发生在之后的充放电时，则充放电循环特性降低。此处，使用了包含含Si化合物的负极活性物质的负极中，伴随充放电而含Si化合物发生较大的体积变化。此外，由于上述覆膜不会追随该体积变化，因此含Si化合物与非水电解质持续地接触而每次充放电时形成覆膜，存在使充放电循环特性降低这样的问题。针对该问题，考虑出使用与含Si化合物反应性高的非水电解质，在进行初始充放电时在含Si化合物上形成大量覆膜，但在此情况下，由于负极的电阻上升而有时电池的输入特性降低。因而，本公开的目的在于，提供在包含含Si化合物作为负极活性物质的情况下，具有非水电解质二次电池的良好的输入特性和充放电循环特性的非水电解质二次电池。作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池的特征在于，其具备正极、负极、及包含电解质盐和非水溶剂的非水电解质，前述负极具备负极集电体和形成于前述负极集电体上的负极复合材料层，前述负极复合材料层具备第1层和第2层，所述第1层具有包含碳材料A和含Si化合物的负极活性物质、及包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，且形成于前述负极集电体上，所述第2层具有包含碳材料B的负极活性物质、及第2粘结材料，且形成于前述第1层上，所述碳材料B具有比前述碳材料A高的振实密度，前述第1层的质量相对于前述负极复合材料层的质量为50质量％以上且低于90质量％，前述第2层的质量相对于前述负极复合材料层的质量超过10质量％且为50质量％以下，前述第2层的填充密度低于前述第1层的填充密度，前述电解质盐包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)。根据本公开的一个方式，可提供具有非水电解质二次电池的良好的输入特性和充放电循环特性的非水电解质二次电池。附图说明图1是示出作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池的立体图。图2是作为实施方式的一个例子的负极的截面图。具体实施方式作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池的特征在于，其具备正极、负极、及包含电解质盐和非水溶剂的非水电解质，前述负极具备负极集电体和形成于前述负极集电体上的负极复合材料层，前述负极复合材料层具备第1层和第2层，所述第1层具有包含碳材料A和含Si化合物的负极活性物质、及包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，且形成于前述负极集电体上，所述第2层具有包含碳材料B的负极活性物质、及第2粘结材料，且形成于前述第1层上，所述碳材料B具有比前述碳材料A高的振实密度，前述第1层的质量相对于前述负极复合材料层的质量为50质量％以上且低于90质量％，前述第2层的质量相对于前述负极复合材料层的质量超过10质量％且为50质量％以下，前述第2层的填充密度低于前述第1层的填充密度，前述电解质盐包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)。此处，第2层中包含的振实密度高的碳材料B是与第1层中包含的振实密度低的碳材料A相比锂离子插入碳材料内的速度快、锂离子等离子的接受性高的材料。另外，与填充密度高的第1层相比，填充密度低的第2层的非水电解质即电解液的浸润性高，因此具有许多离子导电路径(锂离子导电路径)。通过在形成于负极集电体上的第1层上形成这样的第2层，从而可实现非水电解质二次电池的输入特性的提高。另外，通过使用包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂的非水电解质，从而在负极表面上形成离子传导性高的覆膜。与在包含碳材料A和含Si化合物的第1层形成该覆膜相比，该覆膜在配置于该第1层上的、包含比碳材料A的振实密度高的碳材料B的第2层上优先形成。此外，可认为：形成于第2层的覆膜不易受到第1层中的含Si化合物的较大的体积变化的影响，且作为负极上的稳定的覆膜而存在，因此可抑制每次充放电时的覆膜形成。另外，第1层中包含的聚丙烯酸或其盐使负极活性物质(含Si化合物、碳材料A)的颗粒彼此牢固地粘结，因此即使伴随充放电而含Si化合物发生较大的体积变化，也可维持负极活性物质的颗粒彼此的粘结性，可抑制与第1层中的导电路径隔离的负极活性物质的增加。如此，本实施方式中，在负极上形成离子传导性高且稳定的覆膜，另外，可抑制与第1层中的导电路径隔离的负极活性物质的颗粒的增加，因此可实现充放电循环特性的提高。以下对使用了作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的非水电解质二次电池的一个例子进行说明。需要说明的是，本说明书中，“数值(1)～数值(2)”的记载是指数值(1)以上且数值(2)以下。图1是示出作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池的立体图。图1所示的非水电解质二次电池10为方形电池，但本公开的非水电解质二次电池不限定于此，还可以是例如圆筒形电池、层压形电池等。图1所示的非水电解质二次电池10具备电极体11、非水电解质和收纳它们的电池外壳14。电极体11具有正极、负极和分隔件。电极体11是夹着分隔件交替层叠正极和负极而成的层叠型的电极体，电极体不限定于此，还可以是夹着分隔件卷绕正极和负极而成的卷绕型的电极体等。电池外壳14具有大致箱形的外壳主体15、堵塞外壳主体15的开口部的封口体16、与正极电连接的正极端子12及与负极电连接的负极端子13。外壳主体15和封口体16例如由以铝作为主要成分的金属材料构成。正极端子12和负极端子13通过绝缘构件17而固定于封口体16。需要说明的是，通常封口体16中设置有排气机构(未图示)。电池外壳14的形态不限定于上述，可以使用现有公知的形态。以下对作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池中使用的正极、负极、非水电解质、分隔件进行详细说明。＜正极＞正极具备正极集电体和形成于正极集电体上的正极复合材料层。正极集电体可以使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置于表层而得的薄膜等。正极复合材料层例如包含正极活性物质、粘结材料、导电材料等。正极复合材料层例如形成于正极集电体的两面。正极例如可以通过如下方式得到：将包含正极活性物质、粘结材料、导电材料等的正极复合材料浆料涂布于正极集电体上，将涂膜干燥，由此在正极集电体上形成正极活性物质层，通过对该正极活性物质层进行压延，从而得到。正极活性物质例如包含含锂过渡金属氧化物。构成含锂过渡金属氧化物的金属元素例如为选自镁(Mg)、铝(Al)、钙(Ca)、钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、钇(Y)、锆(Zr)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池，其具备正极、负极、及包含电解质盐和非水溶剂的非水电解质，/n所述负极具备负极集电体和形成于所述负极集电体上的负极复合材料层，/n所述负极复合材料层具备：/n第1层，其具有包含碳材料A和含Si化合物的负极活性物质、及包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，且形成于所述负极集电体上，/n第2层，其具有包含碳材料B的负极活性物质、及第2粘结材料，且形成于所述第1层上，所述碳材料B具有比所述碳材料A高的振实密度，/n所述第1层的质量相对于所述负极复合材料层的质量为50质量％以上且低于90质量％，所述第2层的质量相对于所述负极复合材料层的质量超过10质量％且为50质量％以下，/n所述第2层的填充密度低于所述第1层的填充密度，/n所述电解质盐包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180228 JP 2018-0356671.一种非水电解质二次电池，其具备正极、负极、及包含电解质盐和非水溶剂的非水电解质，
所述负极具备负极集电体和形成于所述负极集电体上的负极复合材料层，
所述负极复合材料层具备：
第1层，其具有包含碳材料A和含Si化合物的负极活性物质、及包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，且形成于所述负极集电体上，
第2层，其具有包含碳材料B的负极活性物质、及第2粘结材料，且形成于所述第1层上，所述碳材料B具有比所述碳材料A高的振实密度，
所述第1层的质量相对于所述负极复合材料层的质量为50质量％以上且低于90质量％，所述第2层的质量相对于所述负极复合材料层的质量超过10质量％且为50质量％以下，
所述第2层的填充密度低于所述第1层的填充密度，
所述电解质盐包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)。


2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述LiFSI的含量相对于所述电解质盐的总量为4～50...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤大介，石川香织，松尾雄太，上原幸俊，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP