非水电解液二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种非水电解液二次电池，包括：具备正极、含有可吸入放出锂离子的材料的负极、在上述正极和上述负极之间配置的隔离层的电极组；上述电极组中浸渍的、含有非水溶剂和溶解在上述非水溶剂中的锂盐的非水电解液；容纳上述电极组的、厚度为０．３毫米以下的外部包装材料，上述非水溶剂含有占非水溶剂总量的５５～９５体积％的γ－丁内酯。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非水电解液二次电池。目前，作为用于便携电话等便携设备的非水电解液二次电池，锂离子二次电池正在被商品化。这种电池，正极采用锂钴氧化物(LiCoO2)，负极采用石墨质材料和碳质材料，非水电解液采用溶解有锂盐的有机溶剂，隔离层采用多孔质膜。上述电解液的溶剂采用低粘度、低沸点的非水溶剂。例如，特开平4-14769号公报中记载的非水电解液二次电池，具备以由碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和γ-丁内酯构成的混合溶剂为主体，γ-丁内酯的比例占全部溶剂的10～体积50％的电解液。另一方面，特开平11-97062号公报中公开了具备在γ-丁内酯的比例为100体积％的溶剂中溶解硼氟化锂(LiBF4)的溶液作为非水电解液的非水电解液二次电池。但是，伴随着便携设备的薄型化，还希望电池的厚度减小。为此，正极、负极、隔离层和放置非水电解液的外部包装材料的厚度都必须变薄。但是，上述具备含有γ-丁内酯的含量为10～50体积％的溶剂的非水电解液的锂离子二次电池在60℃以上的高温下存放时，正极和非水电解液发生反应，非水电解液发生氧化反应，产生气体，因此，如果外部包装材料的厚度变薄，该气体的产生会引起外部包装材料膨胀，产生所谓变形的问题。如果外部包装材料发生变形，有可能电池无法放置在电子设备中或者引起电子设备发生误操作。而且，对于非水电解液二次电池，希望进一步改善大电流放电特性和充放电循环特性。本专利技术的目的是提供非水电解液二次电池，它通过抑制在高温存放时产生气体，可以抑制厚度在0.3毫米以下的外部包装材料的膨胀，并且提高大电流放电特性和充放电循环特性。本专利技术提供了非水电解液二次电池，它装配了具备正极、含有可吸藏放出锂离子的材料的负极、配置在上述正极和上述负极之间的隔离层的电极组；浸渍在上述电极组中的、含有非水溶剂和溶解在上述非水溶剂中的锂盐的非水电解液；存放上述电极组的厚度为0.3毫米以下的外部包装材料，上述非水溶剂含有占非水溶剂总量的55～95体积％的γ-丁内酯。本专利技术提供了非水电解液二次电池，它装配了具备正极、含有可吸藏放出锂离子的材料的负极、配置在上述正极和上述负极之间的隔离层的电极组；浸渍上述电极组中的、含有非水溶剂和溶解在上述非水溶剂中的锂盐的非水电解液；存放上述电极组的厚度为0.3毫米以下的外部包装材料，上述非水溶剂含有55～95体积％的γ-丁内酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯。本专利技术提供了非水电解液二次电池，它装配了具备包括正极集电体和在上述正极集电体的一个面或者两个面上载持的正极活性物质层的正极，负极集电体和在上述负极集电体的两个面或者两个面上载持的、含有可吸藏放出锂离子的材料的负极，配置在上述正极和上述负极之间的隔离层的电极组；浸渍上述电极组中的、含有非水溶剂和溶解在上述非水溶剂中的锂盐的非水电解液；存放上述电极组的厚度为0.3毫米以下的外部包装材料，上述正极活性物质层的空隙率与上述负极活性物质层的空隙率相比低，上述正极活性物质层的厚度为10～80微米，上述非水溶剂含有占非水溶剂总量的40～95体积％的γ-丁内酯。附图说明图1是表示本专利技术的一例第1种非水电解液二次电池的截面图；图2表示图1的A部分的放大截面图；图3表示图1二次电池中正极、隔离层和负极的边缘附近的模型图；图4说明本专利技术的第2种非水电解液二次电池中正极活性物质层的厚度的截面图5表示本专利技术的一例第2种非水电解液二次电池。图6表示图5的B部分的放大截面图，图7表示图5的二次电池中正极、隔离层和负极边缘附近的模型图。本专利技术的第1非水电解液二次电池，装配了具备正极、含有可吸藏放出锂离子的材料的负极、配置在上述正极和上述负极之间的隔离层的电极组；浸渍上述电极组中的、含有非水溶剂和溶解在上述非水溶剂中的锂盐的非水电解液；存放上述电极组的厚度为0.3毫米以下的外部包装材料。而且，上述非水溶剂含有占非水溶剂总量的55～95体积％的γ-丁内酯。这种二次电池没有将上述正极、上述负极和上述隔离层一体化也可以，最好按照下面的(a)或者(b)说明的条件成为一体。(a)上述正极和上述隔离层通过散在或存在于它们边缘处的、具有粘接性的高分子成为一体，而上述负极和上述隔离层通过散在或存在于它们边缘的、具有粘接性的高分子成为一体。特别是上述正极和上述隔离层通过散在于它们内部和边缘的具有粘接性的高分子成为一体，而上述负极和上述隔离层通过散在于它们内部和边缘的具有粘接性的高分子成为一体。(b)上述正极、上述负极和上述隔离层通过将上述正极和上述负极中含有的粘结剂热固成为一体。通过形成该(a)或(b)的结构，可进一步降低外部包装材料的膨胀。而且上述二次电池的电池容量(Ah)和1kHz的电池内部阻抗(mΩ)的积优选为10～110mΩ.Ah。通过使容量和阻抗的积在上述范围内，可进一步提高大电流放电特性和充放电循环特性。这里的电池容量是公称容量或者0.2C放电时的放电容量。更好的范围是20～60mΩ.Ah。要使电池容量和阻抗的积在10～110mΩ.Ah，可通过例如可采用后面所述的(I)的制造方法，或者后面所述的(II)的制造方法。但是，在(I)中，设定接合性高分子的添加量、接合性高分子的分布和初充电条件，使电池容量和阻抗的积为10～110mΩ.Ah。而在(II)中，设定制造电极组时的温度和压力以及初充电条件，使电池容量和阻抗的积为10～110mΩ.Ah。下面说明具备满足上述(a)的电极组的非水电解液二次电池。1)正极该正极的结构为含有活性物质的正极层载持在集电体的一个面或者两个面上。上述正极层含有正极活性物质和导电剂。而且，上述正极层除了含有具有接合性的高分子之外，还含有粘结正极活性物质彼此之间的粘结剂。作为上述正极活性物质可以列举各种氧化物，例如二氧化锰、锂锰复合氧化物，含锂的镍氧化物、含锂的钴氧化物、含锂的镍钴氧化物、含锂的铁氧化物、含锂的钒氧化物和二硫化钛、二硫化钼等硫化合物等。其中，如果采用含锂的钴氧化物(例如，LiCoO2)、含锂的镍钴氧化物(例如LiNi0.8Co0.2O2)、锂锰复合氧化物(例如LiMn2O4、LiMnO2)，可获得高电压，因此是最好的。上述导电剂可以列举例如乙炔黑、碳黑、石墨等。上述粘结剂可以采用例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟化乙烯叉(PVdF)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)等。上述正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合比例在正极活性物质80～95重量％、导电剂3～20重量％、粘结剂2～7重量％的范围内为好。上述集电体可以采用多孔质构造的导电性基板或者无孔的导电性基板。这些导电性基可以由例如铝、不锈钢或者镍制成。其中，采用具有直径为3毫米以下的孔以每10cm2为1个以上的比例存在的二元多孔质构造为好。即，如果向导电性基板上开口的孔的直径大于3毫米，可能无法获得足够的正极强度。另一方面，如果直径在3毫米以下的孔的存在比例比上述范围小，电极组中难以均匀浸透非水电解液，因此可能无法获得足够的充放电循环特性。孔的直径在0.1～1毫米的范围内最好。而且，孔的存在比例在每10cm2为10～20个的范围内最好。具有上述直径在3毫米以下的孔以每10cm2为1个以上的比例存在的二元多孔质构造的导电性基板，厚度在15～100微米的范围内为好。如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液二次电池，包括： 具备正极、含有可吸入放出锂离子的材料的负极、在上述正极和上述负极之间配置的隔离层的电极组； 上述电极组中浸渍的、含有非水溶剂和溶解在上述非水溶剂中的锂盐的非水电解液； 容纳上述电极组的、含有树脂层的厚度为０．５毫米以下板制的外部包装材料， 上述非水溶剂含有比非水溶剂总量的５０体积％多的在９５体积％以下的γ－丁内酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高见则雄，长谷部裕之，大崎隆久，神田基，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]