非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种非水电解质二次电池，其中将螺旋状卷绕的电池元件装入填充有非水电解质的电池壳体（５）中，该电池元件是通过隔板（４）将阳极（３）和阴极（４）进行螺旋状卷绕获得的。在初始充电操作前，在阳极中含有氟化物ＭＦ↓［ｎ］（Ｍ表示至少一种选自：Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｓｎ和Ｃｒ的金属，并且ｎ为整数），并假定电池的初始充电容量为Ｑ［ｍＡｈ］且法拉第常数为Ｆ［Ｃ／ｍｏｌ］，阳极中所含氟化物ＭＦ↓［ｎ］的量ｍ［ｍｏｌ］在下述表达式表示的范围内０．００３６Ｑ／ｎＦ≤ｍ≤０．３６Ｑ／ｎＥ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
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，诸如锂离子二次电池，更具体地说，涉及能量密度和输出密度高且充放电循环特性优异的非水电解质二次电池。本申请要求日本专利申请2002-027201(申请日2002年2月4日)的优先权。该在先申请结合入本文以供参考。
技术介绍
近年来，开发了各种类型的便携式电子设备以及用于这些电子设备的电池。对于便携式电子设备，要求紧凑和轻质。对用于这些设备的电池也要求紧凑和轻质。在包括便携式电子设备的电子设备中，需要形状自由度大的电池，以便充分利用空间。作为满足此种要求的电池，提出了能量密度和输出密度高的锂二次电池，或采用能够嵌入(doping)和脱出锂离子的碳材料作为阳极的锂离子二次电池。特别是，锂离子二次电池广泛地在实际中使用并且用作便携式电子设备的电源，如便携式摄像机、笔记本电脑、便携式电话等中。锂二次电池和锂离子二次电池存在一个问题，即由于反复充电和放电操作而使放电容量逐渐减小。该现象有时可能是形成电池的材料如负极材料、导电剂、粘合剂、电解质等的性能劣化所致，但是该现象主要是由于阳极和电解质的反应造成的。由于阳极在其充电状态下是一种强力还原剂，因此阳极极易与电解质反应。当处于充电状态的阳极与电解质反应时，阳极发生自放电。其结果是，阳极和阴极之间出现充电深度差。由于阴极或阳极不能在电池中充电和放电，因此阳极和阴极之间的充电深度差导致无法恢复的容量降低。当阳极与电解质反应时，阳极可能发生变性或分解从而失去活性，由此容量将可能降低。阳极和电解质的上述反应可通过凭借在充电过程中电解质的还原分解在阳极表面上形成的钝化膜而得以抑制。膜的形成伴随着如上所述的阳极的自放电。形成的膜同样增加了电池的内阻。也就是说，当膜过度形成时，能-->量密度和输出密度受损。相反地，当膜形成不足时，不足以抑制充电和放电循环特性的损失。因此，为了同时得到高电流密度和输出密度与优异的充电和放电循环特性，需要根据要求尽可能少地形成质量良好的膜。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种新的非水电解质二次电池，它可克服上述常规电池中的缺陷。本专利技术的另一个目的是提供一种非水电解质二次电池，其能量密度和输出密度高，并且其充电和放电循环特性优异。一种非水电解质二次电池，包括阳极、阴极和电解质，其中在初始充电操作之前在阳极中含有氟化物MFn(M表示至少一种选自：Cu、Ni、Ag、Ti、Sn和Cr的金属，并且n为整数)，并假定电池的初始充电容量为Q[mAh]且法拉第常数为F[C/mol]，阳极中所含氟化物MFn的量m[mol]在下述表达式(1)表示的范围内。              0.0036Q/nF≤m≤0.36Q/nF...(1)在本专利技术的非水电解质二次电池中，由于在初始充电操作之前氟化物MFn就包含在阳极中，因此金属氟化物在初始充电操作过程中被还原，由反应产物适当地形成了良好的膜。本专利技术的其它目的和所获得的特别优点通过参照附图对实施方案的说明变得更为清楚。附图说明图1所示为采用本专利技术的圆柱形非水电解质二次电池一种结构的实施例的截面图。图2所示为本专利技术的采用凝胶电解质的薄型非水电解质二次电池一个实施例的平面示意图。图3所示为图2中所示的电池的截面图。最佳实施方式现在，将参照附图详细描述本专利技术的实施方案。如图1所示，采用本专利技术的非水电解质二次电池1具有容纳在电池壳体-->5中的电池元件。该电池元件是通过以紧密接触的状态，通过隔板4螺旋卷绕延长的阴极2和延长的阳极3获得的。阴极2是通过在集电体上涂覆并干燥含阴极活性物质和粘合剂的阴极复合混合物制备的。作为集电体(current collector)使用金属箔，如铝箔。作为阴极活性物质，例如，可例举出，包括锂和金属元素的锂复合氧化物，金属氧化物如V2O5，金属硫化物如TiS2、MoS2，或聚合物材料如聚乙炔或聚吡咯。其中的一种或两种或多种可混合在一起并使用。其中优选使用含有锂、钴(Co)和氧(O)的锂钴氧化物，含有锂、镍(Ni)和氧的锂镍氧化物，或者含有锂、锰(Mn)和氧的锂锰氧化物，这是由于可以提高电压并可提高能量密度。例如，作为这些锂复合氧化物材料可由化学式LixMI1-yMIIyO2例示。在该化学式中，MI代表至少一种第一组元素，包括Co、Ni和Mn。MII代表至少一种如下所述的第二组元素。x的值在0＜x≤1的范围内。y的值在0＜y≤1的范围内。其中，除锂和第一组元素以外，还包括第二组元素的材料为优选，因为它们在其晶体结构下是稳定的并具有高化学稳定性。作为阴极材料可使用如上所述的材料，以及LiFePO4或NbSe2等。作为第二组元素，优选为Al、Mg、Ti、Cr和Fe。当阴极用上述阴极活性物质制备时，可向其中加入公知的导电剂或粘合剂等。阳极3通过在集电体上涂覆并干燥含有阳极活性物质和粘合剂的阳极复合混合物来制备。作为集电体采用金属箔如铜箔。作为阳极活性物质，例如可采用，能够嵌入和脱出锂的碳材料、金属氧化物、聚合物材料等。作为碳材料，例如可例举出，非石墨化碳或石墨型碳材料。更具体地说，可采用石墨、中间碳(mesocarbon)微球、碳纤维如中间相碳纤维、热解碳、焦炭如沥青焦、针状焦、石油焦炭、玻璃碳，以及碳材料如有机聚合物化合物烧结体、活性炭等。作为有机聚合物化合物烧结体采用通过在适当温度下烧结和碳化酚醛树脂、呋喃树脂等得到的材料。作为能够嵌入和脱出锂的阳极材料，可例举出可与锂形成合金的金属元素或非金属元素的单质、合金或化合物。合金包括含有一种或多种金属元素和一种或多种非金属元素的合金，以及包括两种或多种金属元素的合金。在合金的结构中，可含有固溶体、低共溶体(eutectics)(低共溶混合物)、金属间化合物，或者其中的两种或多种共存。-->作为此种金属或非金属元素，例如可列举出，Sn、Pb、Al、In、Si、Zn、Sb、Bi、Ga、Ge、As、Ag、Hf、Zr和Y。作为合金或其化合物，例如可举出，由诸如MaeMbfLig或MahMciMdj化学式表示的合金或化合物。在这些化学式中，Ma代表至少一种能够与锂形成合金或化合物的金属元素和非金属元素。Mb代表至少一种除锂和Ma以外的金属元素和非金属元素。Mc代表至少一种非金属元素。Md代表至少一种除Ma以外的金属元素和非金属元素。而且，e、f、g、h、i和j的值分别表示为e＞0、f≥0、g≥0、h＞0、i＞0和j≥0。第4B族的金属元素或非金属元素的单质、合金或化合物优选包括在其中。特别优选Si或Sn、或者其合金或化合物。它们可以是晶体或无定形的。作为上述合金或化合物的具体实例为LiAl、AlSn、CuMgSb、SiB4、SiB6、Mg2Si、Mg2Sn、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOk(0＜k≤2)、SnO1(0＜1≤2)、SnSiO3、LiSiO、LiSnO等。作为能够嵌入和脱出锂的阳极材料，可使用它们中的任何一种，或者可将其中的两种或多种混合在一起并使用。当用这些材料形成阳极时，可加入公知的粘合剂等。非水电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，具有阳极、阴极和电解质，其中在初始充电操作前，在阳极中含有氟化物ＭＦ↓［ｎ］（Ｍ表示至少一种选自：Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｓｎ和Ｃｒ的金属，并且ｎ为整数），并假定电池的初始充电容量为Ｑ［ｍＡｈ］且法拉第常数为Ｆ［Ｃ／ｍｏｌ］，阳极中所含氟化物ＭＦ↓［ｎ］的量ｍ［ｍｏｌ］在下述表达式表示的范围内０．００３６Ｑ／ｎＦ≤ｍ≤０．３６Ｑ／ｎＦ。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-4 27201/20021、一种非水电解质二次电池，具有阳极、阴极和电解质，其中在初始充电操作前，在阳极中含有氟化物MFn(M表示至少一种选自：Cu、Ni、Ag、Ti、Sn和Cr的金属，并且n为整数)，并假定电池的初始充电容量为Q[mAh]且法拉第常数为F[C/mol]，阳极中所含氟化物MFn的量m[mol]在下述表达式表...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊东秀俊，成瀬义明，山本鑑，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]