锂离子电池的制造方法和锂离子电池技术

本发明专利技术的锂离子电池的制造方法具备使离子液体电解质浸渗于多孔性的正极活性物质层或多孔性的负极活性物质层的工序。所述离子液体电解质包含由阴离子和阳离子构成的离子液体以及溶解于所述离子液体中的锂盐。所述阴离子为双(氟磺酰基)酰亚胺离子。所述锂盐为双(氟磺酰基)酰亚胺锂或双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂。所述离子液体电解质以1.6mol/L以上且3.2mol/L以下的浓度包含所述锂盐。使所述离子液体电解质浸渗的工序是使温度为50℃以上且100℃以下的所述离子液体电解质浸渗于所述正极活性物质层或所述负极活性物质层的工序。极活性物质层或所述负极活性物质层的工序。极活性物质层或所述负极活性物质层的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子电池的制造方法和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池的制造方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于能量密度高，所以广泛地搭载于智能手机、笔记本电脑等电子/电设备中。在锂离子电池中，作为电解液通常使用将锂盐分散在非水溶剂中的可燃性的非水电解液。另外，在锂离子电池中，有时由过充电、正极
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负极间的短路等而导致发热。进而，正极活性物质有时会由于热分解、过充电等而释放晶体中的氧。因此，锂离子电池有异常发热、着火的担心。
[0003]为了防止该异常发热、着火引起的事故，提出了在锂离子电池的电解质溶剂中使用离子液体的方案(例如，参照专利文献1、2)。离子液体是由阴离子和阳离子构成的液体，一般蒸汽压低且不可燃。因此，通过将离子液体用于电解质溶剂，可以提高锂离子电池的安全性。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2017
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195129号公报
[0007]专利文献2：日本特开2018
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116840号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]离子液体比有机溶剂粘度高。因此，在使用离子液体电解质的以往的锂离子电池中，离子液体电解质在正极活性物质层和负极活性物质层的细孔中移动时的电阻变高，难以将离子液体电解质填充到正极活性物质层和负极活性物质层的各个角落。另外，如果活性物质层中存在未填充离子液体电解质的细孔，则正极或负极的反应面积变窄，锂离子电池的充放电特性降低。另外，在使用离子液体电解质的锂离子电池中，有时循环特性降低。
[0010]本专利技术是鉴于这种情况而完成的，提供一种能够制造具有优异的充放电特性/循环特性的锂离子电池的制造方法。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]本专利技术提供一种锂离子电池的制造方法，其特征在于，具备使离子液体电解质浸渗于多孔性的正极活性物质层或多孔性的负极活性物质层的工序，所述离子液体电解质包含由阴离子和阳离子构成的离子液体以及溶解于所述离子液体中的锂盐，所述阴离子为双(氟磺酰基)酰亚胺离子，所述锂盐为双(氟磺酰基)酰亚胺锂或双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂，所述离子液体电解质以1.6mol/L以上且3.2mol/L以下的浓度包含所述锂盐，使所述离子液体电解质浸渗的工序是使温度为50℃以上且100℃以下的所述离子液体电解质浸渗于所述正极活性物质层或所述负极活性物质层的工序。
[0013]专利技术的效果
[0014]本专利技术的制造方法所使用的离子液体电解质中所含的离子液体的阴离子为双(氟磺酰基)酰亚胺离子。因此，离子液体电解质可以具有低粘性，能够使离子液体电解质浸渗到多孔性的正极活性物质层或多孔性的负极活性物质层的各个角落中。
[0015]溶解于离子液体中的锂盐为双(氟磺酰基)酰亚胺锂或双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂。锂盐和离子液体均具有酰亚胺阴离子，因此可以提高离子液体电解质的锂盐浓度，离子液体电解质可以具有高的离子导电率。其结果，锂离子电池可以具有优异的充放电特性。
[0016]使离子液体电解质浸渗的工序是使温度为50℃以上且100℃以下的离子液体电解质浸渗于多孔性的正极活性物质层或多孔性的负极活性物质层的工序。离子液体的温度越高粘度越小，因此通过将离子液体设为50℃以上的温度，可以降低离子液体电解质的粘度，可以减小离子液体电解质渗入到正极活性物质层或负极活性物质层的细孔中时的阻力。因此，通过使该粘度降低的离子液体电解质浸渗于多孔性的正极活性物质层或多孔性的负极活性物质层，可以在正极活性物质层或负极活性物质层几乎所有微细的细孔中填充离子液体电解质。因此，可以扩大进行正极活性物质或负极活性物质与离子液体电解质之间的电极反应的电极的表面积，可以提高锂离子电池的充放电特性。
[0017]离子液体电解质以1.6mol/L以上且3.2mol/L以下的浓度包含锂盐。因此，锂离子电池可以具有优异的充放电特性/循环特性。这通过本申请的专利技术人等进行的实验得以明确。在实验中，使用锂盐浓度为0.8mol/L的离子液体电解质电池中观察到循环特性的降低。因此，可以认为通过将锂盐浓度设为1.6mol/L以上，可以防止离子液体电解质的变性，可以提高循环特性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的一个实施方式的锂离子电池的示意性立体图。
[0019]图2为图1的虚线A
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A处的锂离子电池的示意性剖视图。
[0020]图3的(a)为本专利技术的一个实施方式的锂离子电池中所含的正极的示意性俯视图，(b)为(a)的虚线B
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B处的正极的示意性剖视图。
[0021]图4的(a)为本专利技术的一个实施方式的锂离子电池中所含的负极的示意性俯视图，(b)为(a)的虚线C
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C处的负极的示意性剖视图。
[0022]图5为本专利技术的一个实施方式的锂离子电池中所含的电极集合体的示意性立体图。
[0023]图6为本专利技术的一个实施方式的锂离子电池的制造方法的说明图。
[0024]图7为本专利技术的一个实施方式的锂离子电池的制造方法的说明图。
[0025]图8为本专利技术的一个实施方式的锂离子电池的制造方法的说明图。
[0026]图9为本专利技术的一个实施方式的锂离子电池的制造方法的说明图。
[0027]图10为示出离子液体的粘度的温度依赖性的曲线图。
[0028]图11为正极活性物质层的孔径分布。
[0029]图12为负极活性物质层的孔径分布。
[0030]图13为示出DSC测定的测定结果的曲线图。
具体实施方式
[0031]本专利技术的锂离子电池的制造方法的特征在于：具备使离子液体电解质浸渗于多孔性的正极活性物质层或多孔性的负极活性物质层的工序，所述离子液体电解质包含由阴离子和阳离子构成的离子液体以及溶解于所述离子液体中的锂盐，所述阴离子为双(氟磺酰基)酰亚胺离子，所述锂盐为双(氟磺酰基)酰亚胺锂或双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂，所述离子液体电解质以1.6mol/L以上且3.2mol/L以下的浓度包含所述锂盐，使所述离子液体电解质浸渗的工序是使温度为50℃以上且100℃以下的所述离子液体电解质浸渗于所述正极活性物质层或所述负极活性物质层的工序。
[0032]本专利技术的制造方法中所包括的使离子液体电解质浸渗的工序优选为使具有50mPa
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s以下的粘度的离子液体电解质浸渗于正极活性物质层或负极活性物质层的工序。另外，使离子液体电解质浸渗的工序优选在减压下进行。由此，可以使离子液体电解质浸渗到正极活性物质层或负极活性物质层的各个角落中。
[0033]离子液体电解质中所含的离子液体的阳离子优选为吡咯烷鎓系离子或咪唑鎓系离子。另外，该阳离子优选为甲基丙基吡咯烷鎓离子或乙基甲基咪唑鎓离子。由此，可以降低离子液体电解质的粘度。
[0034]示出正极活性物质层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂离子电池的制造方法，其特征在于，具备使离子液体电解质浸渗于多孔性的正极活性物质层或多孔性的负极活性物质层的工序，所述离子液体电解质包含由阴离子和阳离子构成的离子液体以及溶解于所述离子液体中的锂盐，所述阴离子为双(氟磺酰基)酰亚胺离子，所述锂盐为双(氟磺酰基)酰亚胺锂或双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂，所述离子液体电解质以1.6mol/L以上且3.2mol/L以下的浓度包含所述锂盐，使所述离子液体电解质浸渗的工序是使温度为50℃以上且100℃以下的所述离子液体电解质浸渗于所述正极活性物质层或所述负极活性物质层的工序。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，使所述离子液体电解质浸渗的工序是使具有50mPa
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s以下的粘度的所述离子液体电解质浸渗于所述正极活性物质层或所述负极活性物质层的工序。3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，使所述离子液体电解质浸渗的工序在减压下进行。4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，使所述离子液体电解质浸渗的工序是不使所述离子液体电解质变性地浸渗于所述正极活性物质层或所述负极活性物质层的工序。5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，所述阳离子为吡咯烷鎓系离子或咪唑鎓系离子。6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述阳离子为甲基丙基吡咯烷鎓离子或乙基甲基咪唑鎓离子。7.根据权利要求1～6中任一项所述的制造方法，其中，示出所述正极活性物质层内或所述负极活性物质层内的细孔的孔径与孔容之间的关系的log微分孔容分布曲线在孔径为0.6μm以下的范围具有峰。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：古谷亮太，原富太郎，
申请(专利权)人：艾利电力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：