非水电解质二次电池制造技术

制造了一种非水电解质二次电池，该电池的负电极中含有一种粉末用的粘合剂，该粘合剂是氟聚合物和芳族乙烯基共轭二烯聚合物的混合物。氟聚合物和芳族乙烯基共轭二烯聚合物的重量混合比使得氟聚合物不少于芳族乙烯基共轭二烯聚合物的一倍，也不多于它的９９倍。粉末用的粘合剂在负电极中的比例不少于２％（重量），也不超过１５％（重量）。该粉末用的粘合剂含有纤维素衍生物作为增粘剂。（*该技术在2018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具有大容量和低自放电率的非水电解质二次电池。近年来，手提式设备例如摄像机的广泛使用，提出了用二次电池代替用后丢弃的一次电池的需要，因为二次电池可以反复使用。目前可得到的二次电池大部分是含碱性电解质的镍镉电池。但是，上述的电池的电压约为1.2V，在提高能量密度方面遇到困难。另外，还存在着每月20％或更大的过高自放电率的问题。因此，已研究了一种非水电解质二次电池，它含有一种非水溶剂作为电解质和一种轻金属(例如锂)作为负电极。因为可以达到3V或更高的高电压，故上述电池具有高的能量密度和低的自放电率。但是，上述二次电池遇到的一个问题是用来作为负电极的金属锂或类似物质与正电极接触不良，因为金属锂等由于反复充电和放电会生长成树枝状。结果，在电池的内部发生短路，电池的寿命短得无法投入实用。因此，研究了一种非水电解质二次电池，其中锂或类似物质与另一金属形成合金，以便用得到的合金作为电池的负电极。与上述情形一样，此合金是很细颗粒的形式，因此存在寿命缩短的问题。为克服上述问题，在例如日本公开特许公报62-90863中公开了一种非水电解质二次电池。在上述电池中，使用一种碳质材料，例如焦碳，作为负电极的活性物质。因为这种二次电池不存在上述负电极的问题，所以可实现在循环操作下的优异的寿命特性。正如本专利技术的专利技术人在日本公开特许公报63-135099中所提出的，使用LixMO2(其中M是一种或多种过渡金属，x是0.05至1.10之间)能得到寿命延长和能量密度高的非水电解质二次电池。但是，含有碳材料作为负电极活性物质的上述非水电解质二次电池虽然具有高的能量密度，但如果在充电状态下发生外部短路，则温度会迅速升高。因此，有时会对邻近的电学元件产生不利的影响。这种含有碳质材料作为负电极活性物质的非水电解质二次电池，与含有金属锂或类似物质的那类电池相比，显示出更长的循环寿命和优异的安全性。但是，仍需要改进甚至在重负载下的循环特性。本专利技术的目的之一是提供一种非水电解质二次电池，它即使在发生偶然的外部短路时也能防止温度过分升高。本专利技术的另一目的是提供一种即使在大负载下也具有优异的循环特性的非水电解质二次电池。由于本专利技术的专利技术人进行的深入研究，现已发现，如果在一个包含着碳质材料、集电极和粘合剂的电极中使用一种氟聚合物和芳族乙烯基共轭二烯聚合物的混合物，则可以防止在发生外部短路时的温度升高。也就是说，本专利技术的非水电解质二次电池在负电极中含有一种粉末用的粘合剂，负电极中的这种粉末用的粘合剂是氟聚合物和芳族乙烯基共轭二烯聚合物的混合物。本专利技术的非水电解质二次电池中含有粘合剂，该粘合剂是氟聚合物与芳族乙烯基共轭二烯聚合物的混合物。因此，可以保持电池所需要的容量。另外，在外短路发生时的温度升高可以防止。再者，这种用于粉末的粘合剂含有作为增粘剂起作用的纤维素衍生物，从而防止了在发生外短路时的温度升高，并改进了甚至在重负载下的循环特性。附图说明图1是说明非水电解质二次电池的侧面截面图。本专利技术的非水电解质二次电池包括一个负电极，一个正电极和一种非水电解质。该负电极是由用于负电极的活性材料、粘合剂和集电极组成。制备负电极活性物质的碳质材料没有特别限制。诸如石油沥青、聚合物树脂或生焦等含树脂组分的物质是合适的材料。另外，任何下列物质均可使用完全碳化的石墨，热解碳，焦炭(煤焦、沥青焦或石油焦炭)，炭黑(乙炔黑或类似物质)，玻璃碳，煅烧过的有机聚合物(将有机聚合物在惰性气流或真空中于不低于500℃的合适温度下煅烧得到)，含碳纤维和上述树脂的沥青，以及容易烧结的树脂，例如呋喃树脂、二乙烯基苯、聚偏氟乙烯或聚偏二氯乙烯，用它们制备成混合物，随后将混合物煅烧。本专利技术的特征在于，负电极内的粘合剂是氟聚合物和芳族乙烯基共轭二烯聚合物的混合物。当使用氟聚合物和芳族乙烯基共轭二烯聚合物的混合物作为粘合剂时，可以保持电池所需的容量。另外，可以防止在发生外短路时电池温度的升高。芳族乙烯基共轭二烯聚合物的优异的粘结性有助于防止温度升高。当芳族乙烯基共轭二烯聚合物与氟聚合物混合时，保持了所需的容量。例如，可以使用一种或多种以下氟聚合物聚四氟乙烯，氟橡胶，四氟乙烯丙烯橡胶，硅氟橡胶，乙烯四氟全氟烷基乙烯基醚树脂(PFA)，乙烯/四氟乙烯共聚物树脂(ETFE)，聚氯三氟乙烯(PCTFE)和四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)。芳族乙烯基共轭二烯聚合物可以是苯乙烯-丁二烯胶乳等。除了常用的物质以外，也可以使用具有氢化端基的物质和末端用羧基改性的物质等以得到类似效果。氟聚合物和芳族乙烯基共轭二烯聚合物的重量混合比被设定成氟聚合物不少于芳族乙烯基共轭二烯聚合物的一倍，也不多于它的99倍。氟聚合物不能单独地防止发生外短路时的温度升高。另一方面，只使用芳族乙烯基共轭二烯聚合物会造成电池的容量减小。粉末用的粘合剂在负电极中的比例优选既不少于2％(重量)，也不超过15％(重量)。如果粘合剂的含量不符合上述范围，则电池的容量会不合需要地减小。这种粉末用的粘合剂中最好含有一种起增粘剂作用的纤维素衍生物。该纤维素衍生物用以下化学式表示，并可根据取代基R分成不同的类型。 其中R是选自H、CH2COONa、CH2COOLi、CH2CH2OHmH(m是不小于1的整数)和CH2COOH的一个或多个基团，n是10至10,000。在这一实施方案中，纤维素衍生物可以是任何一种以下物质甲基纤维素，乙基纤维素，羧甲基纤维素(上式中的R是CH2COONa或CH2COOLi)，羧甲基乙基纤维素和羟乙基纤维素(上式中的R是CH2CH2OH)，以及羟丙基纤维素(上式中的R是mH)。当粘合剂中含有作为增粘剂的纤维素衍生物时，可以防止发生外短路时的电池温度升高。另外，甚至在重负载下的循环特性也能够改善。可以认为，这是由于纤维素衍生物的高的保留液体特性有助于上述作用。纤维素衍生物在负电极总重量中的比例优选既不小于0.1％(重量)，也不超过5％(重量)。如果纤维素衍生物的含量低于0.1％(重量)，则得不到令人满意的改进重负载下循环特性的效果。如果纤维素衍生物的含量超过5％(重量)，则活性物质的数量会不合需要地相应减少。另一方面，正电极有一种活性物质，包括锂的复合氧化物LixMO2(其中M是一种或多种过渡金属，优先Co、Ni和Fe中之一，x的范围是0.005≤x≤1.10)。这种活性物质的实例是用LiCoO2、LiNiO2或LiNiyCo(1-y)O2(其中0.05≤x≤1.10，0＜y＜1)表示的锂复合氧化物。另外，也可以使用LiMn2O4。锂复合氧化物可以通过将例如锂、钴或镍的碳酸盐按照成分混合后在600-1000℃的温度下煅烧得到。应该指出，起始物不限于碳酸盐。可以由氢化物或氧化物合成。非水电解质可以是任意物质，例如将电解质溶解在溶剂中得到的非水电解质，将以上非水电解质胶凝得到的物质(凝胶电解质)，或是将聚合物材料用以上非水电解质溶胀得到的物质(固体电解质)。非水电解质可以是通过将电解质溶于有机溶剂中得到的常规类型的非水电解质。因此，有机溶剂的实例包括酯，如碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯或γ-丁内酯；醚，如乙醚、四氢呋喃、取代的四氢呋喃、二氧戊环、吡喃及其衍生物、二甲氧基乙烷或二乙氧基乙烷；3-取代的-2-噁唑烷酮，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，其中在负电极中含有一种粉末用的粘合剂，该粉末用的粘合剂中含有氟聚合物与芳族乙烯基共轭二烯聚合物的混合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：十本尚，山平隆幸，山本佳克，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]