非水电解质二次电池及其制造方法技术

非水电解质二次电池具备：正极，其具有由含锂过渡金属氧化物形成的正极活性物质；负极，其具有负极集电体，充电时锂金属在负极集电体上析出；分隔件，其被配置在正极与负极之间配置；以及非水电解质。正极和负极所具有的锂的总量相对于正极中所含的过渡金属量的摩尔比为1.1以下。另外，放电状态下，负极与分隔件之间具有空间层，正极的每单位面积的正极容量α(mAh/cm

Nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method

【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及其制造方法
本专利技术涉及非水电解质二次电池及其制造方法，更详细而言涉及锂二次电池及其制造方法。
技术介绍
除了个人电脑、智能手机等ICT领域以外，在车载领域、蓄电领域等中也要求非水电解质二次电池的进一步高容量化。作为高容量的非水电解质二次电池，主要使用锂离子电池。作为锂离子电池，例如已知有将含锂过渡金属氧化物用于正极，将由石墨和硅化合物等形成的负极活性物质用于负极的构成，但该构成在高容量化方面逐渐达到极限。专利文献1中公开了正极的一部分由具有反尖晶石型结构的锂过渡金属氧化物构成，负极选自由锂金属、锂合金、锂嵌入化合物组成的组中的锂电池。专利文献2中公开了一种可再充电电池，其中，正极的一部分由特定的锂锰氧化物嵌入化合物形成，负极由锂锰氧化物嵌入化合物形成，电解质由溶解于非水系溶剂中的锂盐形成。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平第7-243957号公报
技术实现思路
如专利文献1中公开的技术那样，在正极使用含锂过渡金属氧化物、负极也使用锂金属的电池体系中，虽然体系内的锂金属量增加，但由于相对于体系内的过渡金属量，锂金属量过剩，因此在容量提高效果方面不能说是充分的。另外，作为在高容量化方面有前景的非水电解质二次电池，有在充电时使锂金属在负极上析出、在放电时使该锂金属溶解于非水电解质中的锂二次电池。但是，在这样的锂二次电池中，存在如下问题：由于锂金属析出所导致的负极的膨胀、以及负极表面的锂金属的不均匀析出，在电极内产生应力，在每次充放电循环中电极内反复产生应力，由此不久后电极断裂。因此，需要一种能够实现电池的高容量化的同时，能够抑制在反复进行充放电循环时可能发生的电极断裂的非水电解质二次电池。作为本专利技术的一个方案的非水电解质二次电池，其特征在于，具备：正极，其具有由含锂过渡金属氧化物形成的正极活性物质；负极，其具有负极集电体，充电时锂金属在负极集电体上析出；分隔件，其被配置在正极与负极之间；以及非水电解质，正极和负极所具有的锂的总量相对于正极中所含的过渡金属量的摩尔比为1.1以下，放电状态下，负极与分隔件之间具有空间层，且正极的每单位面积的正极容量α(mAh/cm2)与空间层的厚度的平均值X(μm)满足0.05≤α/X≤0.2。作为本专利技术的另一方案的非水电解质二次电池的制造方法的特征在于，所述非水电解质二次电池具备：正极，其具有由含锂过渡金属氧化物形成的正极活性物质；负极，其具有负极集电体，充电时锂金属在负极集电体上析出；分隔件，其被配置在正极与负极之间；以及非水电解质，所述制造方法具有如下工序：在负极集电体的表面涂布碳酸亚乙酯，制作表面具有碳酸亚乙酯涂布层的负极的工序；将具有涂布层的负极和正极夹着分隔件层叠，进行卷绕而制作电极体的工序；将电极体收纳于电池壳体的工序；以及，向收纳有电极体的电池壳体注入含有除碳酸亚乙酯以外的非水溶剂的非水电解质的工序。根据本专利技术，可提供能够实现电池的高容量化的同时，能够抑制在反复进行充放电循环时可能发生的电极断裂的非水电解质二次电池。附图说明图1为示出作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池的纵截面图。图2为示出构成作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池的电极体的局部横截面图。具体实施方式如上所述，充电时锂金属在负极上析出，放电时该锂金属溶解于非水电解质中的非水电解质二次电池(锂二次电池)虽然可以期待高容量化，但存在因负极上析出的锂金属而膨胀，并且电极因产生的应力而断裂的技术问题。本专利技术人等为解决该技术问题进行了深入研究，结果发现，在由正极、负极及分隔件构成的电极体中，通过在负极与分隔件之间形成空间层，可以确保承受由充电时锂金属的析出导致的负极膨胀的空间，抑制反复进行充放电循环后的电极的断裂。以下，对本专利技术的非水电解质二次电池的实施方式的一个例子进行详细说明。图1为作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池10的纵截面图，示出包括沿着电极体14的卷绕轴的方向的截面。图2为构成作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池10的电极体14的与卷绕轴垂直的面的横截面图，示意性地示出构成电极体14的正极11、负极12及分隔件13的配置。作为实施方式示例的非水电解质二次电池10是具备圆筒形的金属制壳体的圆筒形电池，但本专利技术的非水电解质二次电池不仅限于此。本专利技术的非水电解质二次电池也可以是例如具备方形的金属制壳体的方形电池、具备由铝层压片等形成的外壳体的层压电池等。另外，作为构成非水电解质二次电池的电极体，可列举出正极和负极夹着分隔件卷绕而成的卷绕型电极体14，但电极体不仅限于此。电极体例如也可以为多个正极和多个负极夹着分隔件交替层叠而成的层叠型电极体。如图1所示，非水电解质二次电池10具备：具有卷绕结构的电极体14、和非水电解质(未图示)。如图1和图2所示，电极体14由正极11、负极12和分隔件13构成，正极11和负极12夹着分隔件13卷绕成螺旋状。非水电解质二次电池10是充电时锂金属在负极12上析出、放电时该锂金属溶解于非水电解质中的锂二次电池。构成电极体14的正极11、负极12和分隔件13均形成为带状并卷绕成螺旋状，从而成为沿着电极体14的径向交替层叠的状态。电极体14中，各电极的长度方向为卷绕方向，各电极的宽度方向为轴向。另外，电极体14中，负极12与分隔件13之间形成有空间层50。对于空间层50会在后文中详述。将正极11与正极端子电连接的正极引线19例如与正极11的长度方向中央部连接，从电极体14的一端伸出。将负极12与负极端子电连接的负极引线20例如与负极12的长度方向端部连接，从电极体14的另一端伸出。电极体14中，若负极引线20与负极12的位于径向外侧的端部连接，当负极12中产生应力时负极12在卷绕方向上延伸，由此可释放应力的范围扩大，故优选。图1所示的例子中，通过壳主体15和封口体16构成了收纳电极体14和非水电解质的金属制的电池壳体。在电极体14的上方和下方分别设置有绝缘板17、18。正极引线19通过绝缘板17的贯通孔延伸至封口体16侧，与作为封口体16的底板的带孔金属板22的下表面熔接。非水电解质二次电池10中，与带孔金属板22电连接的封口体16的盖子26成为正极端子。另一方面，负极引线20延伸至壳主体15的底部侧，与壳主体15的底部内表面熔接。非水电解质二次电池10中，壳主体15成为负极端子。壳主体15为有底圆筒形状的金属制容器。在壳主体15与封口体16之间设置垫片27，确保了电池壳体内的密闭性。壳主体15具有例如从外侧对侧面部进行压制而形成的、支撑封口体16的鼓凸部21。鼓凸部21优选沿着壳主体15的圆周方向形成为环状，在其上表面支撑封口体16。封口体16具有自电极体14侧起依次层叠有带孔金属板22、下阀体23、绝缘构件24、上阀体25和盖子26的结构。构成封口体16的各构件例如具有圆板形状或环形状，除了绝缘构件24之外的各构件彼此电连接。下阀体23与上阀体25在各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池，其具备：/n正极，其具有由含锂过渡金属氧化物形成的正极活性物质；/n负极，其具有负极集电体，充电时锂金属在所述负极集电体上析出；/n分隔件，其被配置在所述正极与所述负极之间；以及/n非水电解质，/n所述正极和所述负极所具有的锂的总量相对于所述正极中所含的过渡金属量的摩尔比为1.1以下，/n放电状态下，所述负极与所述分隔件之间具有空间层，且所述正极的每单位面积的正极容量α(mAh/cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171030 JP 2017-2098391.一种非水电解质二次电池，其具备：
正极，其具有由含锂过渡金属氧化物形成的正极活性物质；
负极，其具有负极集电体，充电时锂金属在所述负极集电体上析出；
分隔件，其被配置在所述正极与所述负极之间；以及
非水电解质，
所述正极和所述负极所具有的锂的总量相对于所述正极中所含的过渡金属量的摩尔比为1.1以下，
放电状态下，所述负极与所述分隔件之间具有空间层，且所述正极的每单位面积的正极容量α(mAh/cm2)与所述空间层的厚度的平均值X(μm)满足0.05≤α/X≤0.2。


2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述含锂过渡金属氧化物具有属于空间群R-3m的晶体结构。


3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，所述负极集电体的表面的算术平均粗糙度Ra为1.0μm以上且10.0μm以下。

【专利技术属性】
技术研发人员：原田朋宏，南博之，
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