耐热性锂电池制造技术

一种锂电池，具有正极、含锂的负极、夹在上述正极与负极间的隔膜、含有溶质以和非水溶剂的非水电解液，其特征在于上述非水溶剂是以下记化学式１的通式（１）所示的化合物中的１种或２种以上作为主成分，且非水溶剂中上述主成分的体积比例在９０％以上１００％以下，并且上述隔膜具有超过１５０℃的融点；　　　　［化１］　　　　Ｘ－（Ｏ－Ｃ↓［２］Ｈ↓［４］）↓［ｎ］－Ｏ－Ｙ　　（１）　　　　式中的Ｘ、Ｙ各自独立地表示甲基或乙基，ｎ为２或３。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高容量且耐热安全性与放电特性优异的锂电池。
技术介绍
以往的锂电池，只要是环境温度不高于85℃就可使用，但被组装到汽车电装部件(轮胎空气压力计、自动收费系统的车载识别器)或FA(工厂自动化)机器等内的电池，常常处于超过100℃～150℃的苛刻的温度环境中。因此，在这种领域中，对于即使在高温环境下电池特性也并不降低且可以安全使用的锂电池，有着强烈的需求。另外，在向电子设备中组装电池之时，为了提高生产效率常采用反流焊接。虽然该方法只需很短的时间，但此方法能使电池的温度达到200℃～260℃。因此对电池性能不会由于反流热而受损伤的、可信度高的锂电池有着强烈的需求。由此，作为提高锂二次电池放电性能的技术，提出了将二(三氟甲烷磺酰)亚胺锂{LiN(CF3SO2)2}等电化学和热稳定的有机酸锂盐作为溶质，并将有机醚化合物作为电解液主溶剂的技术(例如，参考专利文献1)。另外，作为能够提高锂二次电池的放电特性、并赋予电池以耐高温性能的技术，提出了使用具有超过反流(reflow)温度的高沸点(275℃)的テトラグライム(四甘醇二甲醚)作为主溶剂的电解液和由在聚苯硫醚中添加玻璃纤维等填充物从而其热软化温度被提高到250℃左右的复合材料构成的隔膜或密封垫片的技术(例如，参考专利文献2)。特开平11-26016号公报(第2页) 特开平2000-173627号公报(第2-5页)但是，使用了专利文献1记载的技术的电池，因为使用了由耐热性低(融点约150℃)的聚丙烯制成的隔膜和密封垫片，所以耐热性能并不充分。因此，此电池在上述要求在150℃左右的温度下具有长期稳定性的领域中，或者在最低也要达到200℃温度的反流焊接中不能使用。另外，使用了专利文献2中记载技术的电池，虽然其耐热性优异但由于以高粘度的テトラグライム(四甘醇二甲醚)作为主溶剂，所以非水电解液的粘度高。因此存在放电特性不好的问题。本专利技术人等，在上述基础上进行深层研究的结果，一反以往的在耐热性电池中使用具有超过目标耐热温度的高沸点的溶剂为好的一般技术常识，而使用了沸点较低的溶剂，如二甘醇二甲醚(沸点162℃)或三甘醇二甲醚(沸点216℃)等，并将其与耐热隔膜进行了组合。结果发现，即使处于超过上述溶剂沸点的苛刻高温环境中，也能充分地确保电池的安全性，并能大幅度提高电池的放电特性。
技术实现思路
本专利技术是基于上述见解而完成的，其目的在于提供一种具有优异的耐热安全性和优异的放电特性的锂电池。本专利技术的锂电池，是具有正极、含锂的负极、夹在上述正负极之间的隔膜、含溶质以及非水溶剂的非水电解液的锂电池，其特征在于上述非水溶剂是以用下记通式(1)表示的化合物中的1种或2种以上作为主成分，同时，在上述非水溶剂中上述主成分的体积比例为90％以上100％以下，并且上述隔膜的融点大于150℃。X-(O-C2H4)n-O-Y(1)(式中X，Y各自独立地表示甲基或乙基，n为2或3。)根据以上构成，对于150℃以内的高温环境，不会发生因热软化而引起的隔膜的破损、分解，因此可以防止由此而引起的电池异常。另外，上述通式(1)所示化合物，其介电常数虽然比较低，但化学及热稳定性高，因此若将其作为电解液的主成分(体积比例为90％以上，100％以下)，则在高温环境下电池的安全性与放电特性在高水平上达到平衡，可以防止因电极与电解液的热逸溃反应而引起的电池异常，同时，也可以提高电池特性。上述本专利技术中的锂电池可以构成为，作为副成分，在上述非水溶剂中含有环状碳酸酯或环状内酯。根据这样的构成，由上述副溶剂中的环状碳酸酯或环状内酯所具有的高于上述主溶剂的介电常数和沸点所产生的效果，能够使处于高温环境中的电池的安全性和放电特性在更高一层的水平上得到平衡。另外，上述本专利技术的锂电池中，上述溶质可以是二(三氟甲烷磺酰)亚胺锂或二(五氟乙烷磺酰)亚胺锂等。这些亚胺盐，由于其电化学及热稳定性高，可减少电池的自放电。因此，根据上述构成可提供，即使在高温环境中其放电特性的劣化进一步得到抑制的电池。另外，在上述本专利技术的锂电池结构中，上述正极可以是锰氧化物。使用锰氧化物的正极，其热稳定性高，因此若为上述构成时，可提供自放电少(放电特性优异)、安全性能进一步得到提高的电池。另外，将本专利技术应用于锂二次电池时，作为正极活性物质，鉴于价格便宜且热稳定性高的一点，优选使用尖晶石型锰酸锂，但也可以使用其他的含锂的过渡金属氧化物。进而，也不排除使用高价、热稳定性差但能量密度非常高的含锂的钴氧化合物(LiCoO2)或含锂的镍氧化合物(LiNiO2)等。另外，作为负极使用锂合金时，作为正极活物质可单独使用不含锂的二氧化锰等金属氧化物或者将其与氧化硼混合以后再使用。另外，将本专利技术应用于锂一次电池之时，作为正极物质需要使用二氧化锰、氟化石墨、二硫化铁、硫化铁等；但从热稳定性观点出发优选使用二氧化锰。附图说明图1为本专利技术的一例的扁平型锂二次电池的剖视模式图。图中1—电池外壳(正极壳)；2—正极；3—负极；4—隔膜；5—电极体；6—绝缘密封垫片；7—电池封口罐(负极盖)具体实施方式以扁平型锂二次电池为例，参照附图来说明本专利技术的实施方式。图1是表示该电池的构成的剖视图。如图1所示，该电池外观为扁平形状，具有电池外壳(正极壳1)，在该正极壳1内收纳有由正极2、负极3、以及将两极隔开的隔膜4构成的电极体5。另外，在该隔膜4中浸渍有电解液。在该电池中，正极壳2的开口部与电池封口罐(负极盖)7之间隔着环状绝缘密封垫片6，被铆接固定而完成密封。上述构造的锂二次电池，是按照以下方法制造而成的。正极的制作将作为正极活性物质的尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)、导电剂碳黑、以及胶粘剂聚偏氟乙烯以94∶5∶1的质量比混合。将此混合物，利用9ton/cm2的压力加压成形，得到了直径为4mm、厚度为0.5mm的圆板状正极片。将该正极片进行真空干燥(在250℃干燥2小时)，除去其中水分，从而制成了正极。负极的制作使用了将钢板与铝板贴合并使内面为铝板而制成的复合板材料负极盖。在此负极盖内面的铝板表面上压接金属锂板，从而制得了直径3.5mm、厚度0.2mm的圆板状负极。压接在铝板表面上的金属锂板，由电池封口后进行的充放电而发生合金化反应，因此负极的活性物质为锂—铝合金。电解液的制作向溶剂二甘醇二甲醚(DGM)中以0.75M(摩尔/升)的比例溶解作为溶质的LiN(CF3SO2)2，从而制得了电解液。电池体的制作在所述负极上，放置由聚苯硫醚(PPS)制的无纺布构成的隔膜，并向此隔膜注入上述电解液。然后在隔膜上放置上述正极，再在此上面覆盖不锈钢制的正极壳。将此正极壳与上述负极盖，隔着聚醚醚酮(PEEK)制的绝缘密封垫片进行铆接封口，制得了电池径(直径)为6mm、厚度为2mm的锂二次电池。另外，PPS以及PEEK为耐热性高的树脂(融点PPS约280℃；PEEK约340℃)。实施例下面，将根据实施例及比较例对本专利技术进行更为详细的说明，但本专利技术并不限定于下面所述的实施例。(实施例1)实施例1使用了按照与上述实施方式所示的方法相同的方法制作而成的锂二次电池。(实施例2)除了将实施例1的电池中所用的溶剂二甘醇二甲醚(DGM)，用三甘醇二甲醚(TRGM)代替以外，与实施例1相同地制作了电池。(实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：福冈悟，森田诚二，西口信博，成濑悟，村木将之，今西雅弘，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：