非水电解质电池制造技术

一种非水电解质电池，包括正极、负极、非水电解质及隔膜，其特征是，正极活性物质含有锰酸锂，并且，所述隔膜的关闭温度在１６２℃以下，在１２０℃时的面积收缩率在１５％以下或者是以１５℃／ｍｉｎ升温时的破膜温度和关闭温度的差在２０℃以上，其中破膜温度＞关闭温度。根据本发明专利技术，可以在由使用环境的温度上升或过充电引起的电池内部的温度上升的情况下使电池的安全性提高。

【技术实现步骤摘要】
非水电解质电池
本专利技术涉及一种非水电解质电池，特别涉及具有在特定的温度以上阻断电流的功能的非水电解质电池。
技术介绍
近年来，作为携带型电子机器等的电源，小型并且轻便的具有高能量密度的锂离子电池等非水电解质电池得到迅速的普及。此种非水电解质电池一般使用钴酸锂作为正极活性物质，使用有机溶剂作为电解液的溶剂。所以，非水电解质电池有可能处于因使用环境的温度的上升或过充电而产生电池内部的温度急剧上升的异常状态。所以，为了提高以往的非水电解质电池的安全性，研究了各种解决方法。例如，作为使非水电解质电池的安全性提高的方法，提出了具有利用了将正极和负极之间分隔开的隔膜的关闭(shut down)功能的安全机构的非水电解质电池的方案。此关闭功能在因异常状态而在电池内部产生热量的情况下，利用聚丙烯或聚乙烯的熔点，使由聚丙烯或聚乙烯制成的隔膜热收缩。由于利用此热收缩可以使得形成于隔膜上的用于离子移动的微孔闭合，因此就能够阻断在正极和负极之间流动的电流。为了提高电池的安全性，在因异常状态产生热量的情况下，希望可以尽可能在早期进行电流的阻断。为此，希望将隔膜的关闭温度尽可能地设定为较低的温度。而且，在本说明书中，所谓隔膜的关闭温度是指，形成于隔膜上的用于离子移动的微孔关闭而使正极和负极的电导通被完全阻断时刻的温度。所以，为了将隔膜的关闭温度设定在较低的温度，就要使用增大了比聚丙烯熔点更低的聚乙烯的混合比的混合材料来形成隔膜。但是，聚乙烯与聚丙烯相比，有对热的尺寸稳定性较低和隔膜破裂温度低的问题。由于对于热的尺寸稳定性较低，所以这种隔膜对于热的尺寸稳定性变低，其结果是，在电池的温度上升的情况下，发生很大的热收缩，-->在电池内部产生空隙，从而经由此空隙而发生正极和负极的短路，或在隔膜的关闭功能作动后不久隔膜发生破裂，从而发生正极和负极的短路。其结果是，产生电池的安全性降低的问题。而且，在本说明书中，所谓破膜温度是指，隔膜因受热而发生收缩破裂，从而发生正极和负极的短路的温度。所以，为了改善以上的问题，提出了例如专利文献1那样的以防止由于隔膜的收缩而露出的正负极的接触所造成的短路为目的的在电池内部具备与隔膜具有热粘接性的绝缘板的非水电解质电池。[专利文献1]特开平5-74443号公报但是，所述专利文献1中记述的非水电解质电池由于将隔膜的两端热粘接在绝缘板上，因此无法防止由隔膜的收缩造成的隔膜的破裂，因而产生电池短路的问题。
技术实现思路
为了解决所述问题，本专利技术的目的在于，提供一种可以在由使用环境的温度上升或过充电引起的电池内部的温度上升的情况下使安全性提高的非水电解质电池。为了达成所述目的，本专利技术之一是具有正极、负极、非水电解质及隔膜的非水电解质电池，其特征是，正极活性物质含有锰酸锂，并且，所述隔膜的关闭温度在162℃以下，在120℃的面积收缩率在15％以下。本专利技术之一的非水电解质电池由于在120℃的面积收缩率在15％以下，因此，即使例如在过充电时隔膜发挥关闭的功能后引起急剧的温度上升，也可以防止由隔膜的收缩导致的正极负极短路的发生。另外，本专利技术的电池，尤其在是具有卷绕了正极、负极及隔膜的螺旋形电极体的非水电解质电池的情况下，还可以防止因卷绕而处于拉伸状态的隔膜收缩而发生破裂的情况。这里，本专利技术的所谓面积收缩率是指(室温下的隔膜面积-测定温度下的隔膜面积)/室温下的隔膜面积×100(％)。另外，本专利技术之一的非水电解质电池虽然使120℃的面积收缩率在15％以下，但是面积收缩率越小越好。但是，由于通过使由聚丙烯或聚乙烯-->制成的隔膜热收缩而将用于通电的微多孔闭合来发挥隔膜的关闭功能，因此，在120℃下的面积收缩率比1％更小的隔膜被认为有可能完全不能发挥关闭的功能。为了达成所述目的，本专利技术之二是具有正极、负极、非水电解质及隔膜的非水电解质电池，其特征是，正极活性物质含有锰酸锂，并且，所述隔膜的关闭温度在162℃以下，以15℃/min升温时的破膜温度和关闭温度的差在20℃以上(其中，破膜温度＞关闭温度)。在本专利技术之二的非水电解质电池中，由于使用以15℃/min升温时的破膜温度和关闭温度的差在20℃以上的隔膜，因此，即使例如在过充电时，在隔膜发挥了关闭功能之后，发生了急剧的温度上升，也可以防止由隔膜破裂引起的正极负极短路的发生。另外，特别是在本专利技术的电池为具有卷绕正极、负极及隔膜的螺旋电极体的非水电解质电池的情况下，可以防止处于因卷绕而被拉伸的状态下的隔膜发生破裂。这里，所谓本专利技术的破膜温度是指，隔膜因受热而发生收缩破裂，从而发生正极和负极的短路的温度。另外，本专利技术之二的非水电解质电池虽然使以15℃/min升温时的破膜温度和关闭温度的差在20℃以上，但是温度差越大越好。此外，本专利技术之二的非水电解质电池的隔膜最好具有交联构造。具有交联构造的隔膜的膜强度较大，即使例如在过充电时，在隔膜发挥了关闭功能之后，发生了急剧的温度上升的情况下，也可以防止因隔膜破裂而使得电池发生短路。作为隔膜的交联方法，可以举出电子束交联及化学交联。另外，本专利技术的非水电解质电池由于使隔膜的关闭温度在162℃以下，因此在因正极的发热而导致电池内部的异常的温度上升之前，就发挥了关闭功能。而且，为了确保通常状态下的电池的使用，当考虑到使用环境温度时，关闭温度优选为100℃以上。另外，本专利技术的非水电解质电池是正极活性物质包含锰酸锂的电池，例如在过充电时，就可以抑制锂向负极表面析出。这是因为，锰酸锂在通常的充电状态下释放出结晶内的锂，因此在过充电时，基本上没有锂从正极析出。其结果是，可以防止在过充电时析出的锂与电解液反应而发热，-->从而可以防止因电池内部的急剧的温度上升而引起的隔膜的收缩。另外，本专利技术的非水电解质电池由于正极活性物质含有锰酸锂，因此可以使正极的充电状态(高氧化状态)时的热稳定性提高。这是因为，因电池的充电而析出锂的锰酸锂形成4价的稳定的化合物。所以，可以防止例如在过充电时由正极自身的发热或正极和电解液的反应造成的电池温度的急剧上升，其结果是，可以防止隔膜的收缩。本专利技术的非水电解质电池通过在正极活性物质中含有锰酸锂，抑制锂在负极表面的析出，并且，通过确保位于高氧化状态下的正极的热稳定性，防止电池温度的急剧上升。其结果是，可以使电池的安全性提高。另外，本专利技术的非水电解质电池的正极活性物质，优选由锰酸锂和钴酸锂的混合物或锰酸锂和锂—镍复合氧化物的混合物构成。钴酸锂及锂—镍复合氧化物与锰酸锂相比，可以吸藏·释放锂的容量更大。但是，钴酸锂及锂—镍复合氧化物与锰酸锂相比，在过充电时等情况下，向负极表面析出的锂更多，另外，热稳定性也更低。因此，当正极活性物质中含有钴酸锂时，在电池内部很容易发生急剧的温度上升，并由此易于引起隔膜的收缩，因此有必要限制其含量。在本专利技术中，在正极活性物质中含有锰酸锂后，即使在正极活性物质中含有钴酸锂或锂—镍复合氧化物的情况下，也可以抑制电池内部急剧的温度上升。另外，本专利技术的非水电解质电池中，在正极活性物质中的钴酸锂或锂—镍复合氧化物的比例为10～90重量％的情况下，当使用120℃下的面积收缩率在15％以下的隔膜或者是关闭温度在162℃以下、以15℃/min升温时的破膜温度和关闭温度的差在20℃以上的隔膜时，与使用120℃的面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质电池，包括正极、负极、非水电解质及隔膜，其特征是，正极活性物质含有锰酸锂，并且，所述隔膜的关闭温度在１６２℃以下，在１２０℃时的面积收缩率在１５％以下。

【技术特征摘要】
JP 2003-3-28 2003-092311;JP 2003-3-28 2003-0923121.一种非水电解质电池，包括正极、负极、非水电解质及隔膜，其特征是，正极活性物质含有锰酸锂，并且，所述隔膜的关闭温度在162℃以下，在120℃时的面积收缩率在15％以下。2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其特征是，所述正极活性物质由锰酸锂和钴酸锂的混合物或锰酸锂和锂一镍复合氧化物的混合物构成。3.根据权利要求2所述的非水电解质电池，其特征是，所述正极活性物质中的钴酸锂或锂一镍复合氧化物的比例为10～90重量％。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的非水电解质电池，其特征是，所述非水电...

【专利技术属性】
技术研发人员：井町直希，吉村精司，藤谷伸，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]