非水电解液二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种非水电解液二次电池，该电池无论放电深度如何都能获得稳定功率，并且可容易地检测剩余容量。将具有规定粒径的石墨粒子Ｇ与石油沥青混合，然后在惰性气体的气氛中以约１０００℃烧结之后，进行粉碎和筛分，从而获得石墨粒子Ｇ间用非晶质碳Ａ结合的期望粒径的结合粒子Ｃ。把将所获得的结合粒子Ｃ用作负极活性物质的负极、将锰酸锂用作正极活性物质的正极通过分离器进行卷绕，形成卷绕群。在石墨粒子Ｇ间结合的非晶质碳Ａ的部分增加了表观密度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非水电解液二次电池，具体涉及电极组浸润在非水电解液中并容纳在电池容器内，而且可连续放电50W以上达10秒以上的非水电解液二次电池，其中，电极组中的正极和负极通过分离器配置，上述正极是指将锂锰复合氧化物用作正极活性物质的正极，而上述负极是指将碳材料用作负极活性物质以及将树脂组成物用作负极结合剂的负极。
技术介绍
以锂离子二次电池为代表的非水电解液二次电池发挥其具有高能量密度的优点，主要用作VTR照相机、笔记本个人计算机、便携电话等的便携式设备的电源。该电池的内部结构通常采用以下所示的卷绕式。该电池的正极和负极均为将活性物质涂敷到金属箔上的带状，并且为了夹入分隔器使正极和负极相互不直接接触，将断面卷绕成螺旋状，从而形成卷绕群。把该卷绕群容纳在用作电池容器的圆柱形电池罐内，注入电解液之后封口。一般圆柱形锂离子二次电池被称为18650型，其尺寸为直径18mm，高度65mm，该电池作为小型民用锂离子电池而得到广泛普及。以高容量、长寿命为特征的钴酸锂主要用作18650型锂离子二次电池的正极活性物质，18650型电池的电池容量约为1.3Ah～1.7Ah，电池功率约为10W程度。另一方面，在汽车工业界内，为了解决环境问题，已加速了无排出气体的、将动力源完全仅限于电池的电动汽车(EV)，以及将内燃发动机和电池这两者用作动力源的混合式(电动)汽车的开发，并且其中一部分已经达到实用化阶段。当然，这种用作电动汽车电源的电池要求具有高功率、高能量的特性，并且作为可满足该要求的电池的锂离子电池正受到关注。为了普及电动汽车，必须降低电池的成本。为此，需要低成本的电池材料，例如，在正极活性物质方面，资源丰富的锰的氧化物正受到特别关注，并且为实现电池的高性能化而作了改善。而且，仅完全由电池提供动力源作为电力的电动汽车用电池，不仅要求与每充电一次的连续行驶距离直接相关的高容量，而且还要求影响电动汽车的加速性能等的高功率。无论电池的剩余容量如何，为了使电动汽车获得稳定的行驶性能，必须从电池获得稳定的电功率。也就是说，最好是，即使当表示放电量与电池的额定容量之比的放电深度(Depth of Discharge，下称DOD)处于深状态时，电池功率也不会极端下降，并且即使重复充电使用电池，从电池取出的功率也不会变化。另一方面，当电池的剩余容量变少时，有必要容易地检测剩余容量，使电动汽车的驾驶员能识别剩余容量。例如，对于以汽油、轻油等化石燃料作为动力源的汽车，这相当于检测燃料箱内的燃料剩余量并将其显示在燃料计上的机构。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种非水电解液二次电池，该电池无论放电深度如何都能获得稳定功率，并且可容易地检测剩余容量。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种非水电解液二次电池，其中，电极组浸润在非水电解液中并容纳在电池容器内，并且该电极组中的正极和负极通过分离器配置，其中，所述正极将锂锰复合氧化物用作正极活性物质，而所述负极将碳材料用作负极活性物质并且将树脂组成物用作负极结合剂，而且该电池可连续放电50W以上达10秒以上，其特征在于，上述碳材料是石墨粒子间用非晶质碳结合的结合粒子。在本专利技术中，使用将锂锰复合氧化物用作正极活性物质的正极、将碳材料用作负极活性物质的负极。通过将在石墨粒子间用非晶质碳结合的结合粒子用作碳材料，由于把石墨粒子之间结合起来的非晶质碳的部分增加了碳材料的表观密度，因而可从整个负极活性物质中高效率地集电。因此，可实现无论DOD如何都能获得稳定功率的非水电解液二次电池。此外，由于公知的是将非晶质碳用作负极活性物质的一般锂二次电池的DOD和电压之间具有线性关系，因此，即使在DOD处于深状态时也能获得稳定功率的本专利技术的非水电解液二次电池因包含用作负极活性物质的非晶质碳，从而通过测定电压，可容易地检测剩余容量。在这种情况下，如果把鳞片状石墨粒子用作结合粒子的石墨粒子，则可获得初期功率优良的非水电解液二次电池。并且，如果结合粒子中的非晶质碳相的比例被设定为4～24％，则即使DOD变深，也可使电池功率下降少，并且即使重复使用电池，也可维持初始放电容量。并且，如果结合粒子的平均粒径被设定为14～40μm，则初次充放电效率和初期功率都优良，并且即使重复使用电池，也可维持初期功率。而且，如果石墨的平均粒径被设定为3～16μm，则初次充放电效率以及初期功率都优良，并且即使重复使用电池，也可维持初期功率。因此，当使用这种结合粒子以及用作结合剂的热固化性可塑化聚乙烯醇树脂组成物时，即使在重复充放电循环之后，无论DOD如何，也可维持稳定功率，其水平与充放电循环之前几乎相同。另外，“可连续放电50W以上达10秒以上”是指，当踏在电动汽车的加速器(油门)踏板上以加速时，必须维持50W以上的连续功率达10秒以上，对于，例如，如果用20W以下的连续功率的电池，则装载在电动汽车上的电池的串联和/或并联数量增加，因此，实际上不适合装载在电动汽车上。附图说明图1是概念性示出本专利技术的负极碳材料的结合粒子的说明图；以及图2是可应用本专利技术的实施方式的圆柱形锂离子电池的剖面图。具体实施例方式以下将参照附图，对把本专利技术应用于电动汽车(EV)装载用圆柱形锂离子电池的实施方式进行说明。(正极板的制作)平均粒径约20μm的作为正极活性物质的锰酸锂(LiMn2O4)粉末、作为第一导电材料的平均粒径约6μm的石墨、作为第二导电材料的乙炔黑、以及作为粘接剂的聚二氟乙烯(PVdF)按质量比以85∶8∶2∶5的比例进行混合，向其中添加作为分散溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)并混匀得到淤浆，将该淤浆涂敷到厚度为20μm的铝箔(正极集电体)的两面。NMP除外的混合物(正极混合物)的涂敷量为290g/m2。此时，在正极板纵向的一个侧缘留有宽度为50mm的未涂敷部分。之后，进行干燥、压制和切割得到正极混合物涂敷部分宽300mm、长6.33mm、正极混合物涂敷部分厚为219μm(铝箔的厚度除外)的带状正极板。正极混合物层的表观密度被设定为2.65g/cm3。在正极板的淤浆未涂敷部分内做切口，将切口剩余部分用作引导片(参照图2的符号9)。并且，将相邻引导片之间的间隔设定为50mm，将引导片的宽度设定为10mm。(负极碳材料的制作)将具有下述规定粒径的石墨粒子与石油沥青进行混合，然后在含有氮、氩等惰性气体的气氛中，以约1000℃进行烧结之后，通过粉碎和筛分，获得石墨粒子间用非晶质碳结合的期望粒径的结合粒子。为了高效率地获得期望粒径的结合粒子，也可以事先对石墨进行粉碎和筛分。石墨也可以采用下列方式制造在氮、氩等惰性气体的气氛中，在以约1000～1400℃对石油沥青等原料树脂体进行烧结、粉碎之后，在相同气氛中，以约3000℃进行热处理。也可以如下所述使用市售产品。如图1所示，这样通过热处理制造的负极碳材料的结合粒子C的石墨粒子G间用非晶质碳A结合。结合粒子C中的非晶质碳A的量可通过在投入烧结前的石墨粒子G的质量与烧结后的结合粒子C的质量之间的差求出。并且，结合粒子C中的非晶质碳A的比例(下称非晶质碳相率)可通过非晶质碳A的质量对结合粒子C的质量的百分率求出。此外，石墨粒子G和结合粒子C的平均粒径可通过激光衍射式粒度分布计等测定、求出。(结合剂树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液二次电池，其中，电极组浸润在非水电解液中并容纳在电池容器内，并且该电极组中的正极和负极通过分离器配置，其中，所述正极将锂锰复合氧化物用作正极活性物质，而所述负极将碳材料用作负极活性物质并且将树脂组成物用作负极结合剂，而且该电池可连续放电５０Ｗ以上达１０秒以上，其特征在于，上述碳材料是石墨粒子间用非晶质碳结合的结合粒子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：中井贤治，弘中健介，
申请(专利权)人：新神户电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]