非水畜电池和其制备方法技术

本发明专利技术涉及非水蓄电池的制备方法，包括在电池外壳中含有能够加入和除去锂的阳极和阴极以及含有锂盐的非水电解质，所述电极是通过将含有至少一种能够加入和除去锂的活性材料和至少一种含有碳化合物的水分散电极材料混合物膏体施加到集电器上并干燥而制备的，其中至少一种电极是由水分散电极材料混合物膏体制备的，而该混合物膏体是通过采用含有至少一种导电剂和分散助剂一起分散在其中的水的分散液制备的。本发明专利技术还涉及非水蓄电池，其中至少一种阳极和阴极薄片是由水分散电极材料混合物膏体制备的，而该膏体是采用一种含有至少一种导电剂和分散助剂一起分散在其中的水的分散液制备的。在阴极薄片中使用的水分散膏体的ｐＨ为５－１０。在电池组件中阴极一侧上的电极材料混合物的厚度为５－８０微米，阳极的厚度为９０－１８０微米。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有改进充放电特性例如放电电位，放电容量，充放电循环寿命的非水蓄电池。更具体地说，本专利技术涉及一种使用电极材料混合物的水分散膏体以制备电极的。能够加入和除去锂离子的锂离子电池目前已经被用作具有高放电电位和放电容量的非水蓄电池。能够加入和除去锂的阳极活性材料或阴极活性材料通过分散机器例如均化器或行星式混合器而与(导电体)导电剂和粘合剂一起分散在分散介质中以形成分散膏体。将分散膏体施加在集电器上并干燥以制备薄层电极。通常选择非水溶剂作为分散介质，以便避免因水而造成的活性材料的损坏和因电池组装中残留的水而损坏电池性能。但是，使用有机溶剂会带来一些象工作环境恶化，由于废液引起的环境污染和难以形成均匀膜的这类问题。由此，要求人们在水分散体系中处理电极活性材料。已经指出阳极活性材料或阴极材料(它们是一种能加入或除去锂的化合物)，尤其是阴极材料在水中是不稳定的，并且对非水蓄电池的放电容量和充放电循环特性造成不良影响。JP-A-1-296567(本文中使用的术语＂JP-A＂是指未经审查的公开的日本专利申请)，JP-A-3-145071和JP-A-3-64860公开了首先用水冲洗活性材料的方法。这些方法在改进放电特性方面仍然是不能令人满意的。在使用水分散体系的电极材料混合物膏体的情况下为什么充放电循环特性受到损坏的原因尚不明确的同时，已经有人提出除了上述原因外的主要一些原因是由于在充放电循环中电池的内部电阻增加的原故。本专利技术的第一个目的是提供一种具有改进充放电特性例如放电电位，放电容量，充放电循环寿命的。本专利技术的第二个目的是提供一种具有使用改进分散性的水分散电极材料混合物膏体制备的电极的。本专利技术的第三个目的是提供一种具有改进分散性的电极材料混合物的水分散膏和非水蓄电池的制备方法，其中非水蓄电池是采用有利的工艺生产的。本专利技术的第四个目的是提供一种通过采用具有改进分散性的电极材料混合物制备的具有最佳厚度的。本专利技术的上述目的通过如下的非水蓄电池的制备方法得以实现，该非水蓄电池包括在电池外壳中的能够加入和除去锂的阳极和阴极以及含有锂盐的非水电解质，电极是通过将含有至少一种能够加入和除去锂的活性材料和至少一种含有碳化合物的(导电体)导电剂的水分散电极材料混合物膏体施加到集电器上并干燥而制备的，该方法的特征在于至少一种电极是由水分散电极材料混合物膏体制备的，而水分散电极材料混合物膏体是采用含有至少一种(导电体)导电剂和有助于在水中分散的分散剂的分散液制备的。实施本专利技术的实施方案描述如下。(1)非水蓄电池的制备方法，该非水蓄电池包括在电池外壳中的能够加入和除去锂的阳极和阴极以及含有锂盐的非水电解质，电极是通过将含有至少一种能够加入和除去锂的活性材料和至少一种含有碳化合物的(导电体)导电剂的水分散电极材料混合物膏体施加到集电器上并干燥而制备的，该方法的特征在于至少一种电极是由水分散电极材料混合物膏体制备，而水分散电极材料混合物膏体是采用含有至少一种(导电体)导电剂与分散助剂一起分散在其中的水的分散液制备的。(2)用于非水蓄电池的阴极薄片的制备方法，该方法包括将含有至少一种能够加入和除去锂的活性材料混合物膏体施加到集电器上并干燥，其方法的特征在于水分散电极材料混合物膏体的pH为5-10。(3)非水蓄电池包括，在电池外壳中的阳极和阴极薄片和含有锂盐的非水电解质，电极是通过将含有至少一种能够加入和除去锂的活性材料和至少一种含有碳化合物的(导电体)导电剂的水分散电极材料混合物膏体施加到集电器上并干燥而制备的，该方法的特征在于至少一种阳极和阴极薄片是由水分散电极材料混合物膏体制备的，而水分散电极材料混合物膏体是采用含有至少一种导电剂与分散助剂一起分散在其中的水的分散液制备的。(4)非水蓄电池包括在电池外壳中的阳极和阴极薄片和含有锂盐的非水电解质，电极是通过将含有至少一种能够加入和除去锂的活性材料和至少一种含有碳化合物的(导电体)导电剂的水分散电极材料混合物膏体施加到集电器上并干燥而制备的，要用于制备阴极薄片的水分散膏体的特征在于具有的pH为5-10。(5)在上述(3)中所述的非水蓄电池，其中要用于制备阴极薄片的水分散膏体的特征在于具有的pH为5-10。(6)具有阴极薄片和阳极薄片的非水蓄电池，其阴极薄片和阳极薄片各包括在其两侧上通过涂覆或压制粘合施加有电极材料混合物的导电支承薄片，其中电池的特征在于在电池组装时阴极一侧上的电极材料混合物的厚度为5-80微米，阳极上电极材料混合物的厚度为90-180微米。(7)在上述(3)-(5)的任何一项中所述的非水蓄电池，它们具有阴极薄片和阳极薄片，其阴极薄片和阳极薄片各包括在其两侧上通过涂覆或压制粘合施加有电极材料混合物的导电支承薄片，其中电池的特征在于在电池组装时阴极一侧上的电极材料混合物的厚度为5-80微米，而阳极上电极材料混合物的厚度为90-180微米。(8)在上述(3)中所述的非水蓄电池，其特征在于分散在水中的至少一种(导电体)导电剂是乙炔黑。(9)在上述(3)-(6)的任何一项中所述的非水蓄电池，其特征在于在阳极材料混合物中所包含的至少一种阳极活性材料是LiaMOb，式中M代表一种或多种过渡金属，其中至少一种过渡金属选自Co，Mn，Ni，V和Fe；a代表0.2-1.2；b代表1.4-3。(10)在上述(3)-(6)的任何一项中所述的非水蓄电池，其特征在于在阴极材料混合物中所包含的至少一种阴极活性材料是一种选自氧化物和硫属化合物，而这些化合物中含有至少一种选自元素周期表中IIIA，IVA和VA中的元素。(11)在上述(4)中所述的非水蓄电池，其特征在于在阴极薄片中所使用的水分散膏体具有的pH为6-9。(12)在上述(4)或(11)中所述的非水蓄电池，其特征在于在阴极薄片中所使用的水分散膏体保持在不低于5℃-80℃的温度下。(13)在上述(4)、(11)和(12)的任何一项中所述的非水蓄电池，其特征在于水分散膏体是在从制备开始的7天内施加到集电器上的。(14)在上述(6)中的非水蓄电池，其特征在于在阴极一侧上的电极材料混合物的厚度为10-80微米，而阳极一侧上电极材料混合物的厚度为100-170微米。(15)在上述(10)中的非水蓄电池，其特征在于上述(10)的阴极活性材料用式(1)表示SnM1xOy(1)式中M1代表一种或多种金属，其中至少一种金属选自Si，Ge，Pb，Bi，Sb，P，B，Al和As；X代表0-4的数；Y代表1-10的数。(16)在上述(10)中的非水蓄电池，其特征在于上述(10)的阴极活性材料用式(2)表示SnM2zOy(2)式中M2代表一种或多种金属，其中至少一种金属选自Ge，Pb，Bi，Sb，P，B，Al和As；z代表0-4的数；y代表1-10的数。(17)在上述(10)中的非水蓄电池，其特征在于，上述(10)的阴极活性材料用式(3)表示SnSipM2qOr(3)式中M2代表一种或多种金属，其中至少一种金属选自Ge，Pb，Bi，Sb，P，B，Al和As；而且0.1≤p+q≤4；0.05≤p≤2；1.1≤r≤10。(18)用于上述(1)中所述的非水蓄电池的阴极薄片的制备方法，其特征在于，在阴极中使用的水分散电极材料混合物膏体具有的pH为5-10。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
非水蓄电池的制备方法，包括在电池外壳中含有能够加入和除去锂的阳极和阴极以及含有锂盐的非水电解质，所述电极是通过将含有至少一种能够加入和除去锂的活性材料和至少一种含有碳化合物的导电剂的水分散电极材料混合物膏体施加到集电器上并干燥而制备的，其中至少一种电极是由水分散电极材料混合物膏体制备，而水分散电极材料混合物膏体是通过采用含有至少一种导电剂和分散助剂一起分散在其中的水的分散液制备的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石冢弘，富山秀树，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]