非水电解质二次电池制造技术

非水电解质二次电池具备正极、负极、及非水电解质。正极具有：正极集电体、及形成于正极集电体的表面的正极复合材料层，正极复合材料层包含锂过渡金属复合氧化物，该锂过渡金属复合氧化物含有：相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为85摩尔％以上的Ni、及1摩尔％以上且15摩尔％以下的Al，并且Ni、Al和Mn的含量的总计为99.9摩尔％以上，正极复合材料层中的正极活性物质的密度为3.45g/cm3以上，在正极截面基于扫描电子显微镜的观察中，没有裂纹的锂过渡金属复合氧化物的截面积相对于在截面露出的锂过渡金属复合氧化物的截面积的比例为51％以上。51％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池


[0001]本公开涉及非水电解质二次电池。

技术介绍

[0002]近些年，作为高输出、高容量的二次电池，广泛利用了具备正极、负极、和非水电解质、且使锂离子等在正极和负极之间移动来进行充放电的非水电解质二次电池。由于二次电池重复进行充放电，因此要求改善充放电循环特性。
[0003]例如，专利文献1中公开了一种锂离子二次电池，其通过在正极中包含含有Co的、粒径不同的2种正极活性物质，从而改善充放电循环特性等。另外，专利文献2中公开了一种锂离子二次电池，其通过具备包含锂酰亚胺系化合物的电解质、及包含含有Co的正极活性物质的正极，从而改善了充放电循环特性等。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2017
‑
188466号公报
[0007]专利文献2：日本特开2008
‑
210767号公报

技术实现思路

[0008]专利文献1和专利文献2中公开了含有Co的正极活性物质，在正极活性物质所包含的锂过渡金属复合氧化物中，可考虑如下设计：为了获得高电池容量而增大Ni的含有率，且为了降低制造成本而减少Co的含有率。然而，在实质上不含Co的含高Ni的锂过渡金属复合氧化物中，为了实现正极活性物质的高密度化而将正极压缩时，正极活性物质会产生裂纹，充放电循环特性变差，有时电池电阻也增高。
[0009]作为本公开的一方式的非水电解质二次电池具备正极、负极、及非水电解质。特征在于，正极具有：正极集电体、及形成于正极集电体的表面的正极复合材料层，正极复合材料层中包含的正极活性物质包含锂过渡金属复合氧化物，该锂过渡金属复合氧化物含有：相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为85摩尔％以上的Ni、及1摩尔％以上且15摩尔％以下的Al，并且Ni、Al和Mn的含量的总计为99.9摩尔％以上，正极复合材料层中的正极活性物质的密度为3.45g/cm3以上，在正极截面基于扫描电子显微镜的观察中，没有裂纹的锂过渡金属复合氧化物的截面积相对于在截面露出的锂过渡金属复合氧化物的截面积的比例为51％以上。
[0010]根据本公开的一方式的非水电解质二次电池用正极活性物质，能够抑制伴随二次电池的充放电的电池容量的降低、且能够减小电池电阻。
附图说明
[0011]图1是作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的纵向截面图。
[0012]图2是示意性示出实施方式的一例中正极截面的正极集电体与正极复合材料层的
界面附近的图。
具体实施方式
[0013]对于二次电池的正极中作为正极活性物质包含的锂过渡金属复合氧化物，在为了实现正极活性物质的高密度化而将正极压缩时，有时会产生裂纹。若锂过渡金属复合氧化物产生裂纹，则在锂过渡金属复合氧化物的内部会出现无法获得导电路径而不利于充放电的部分，电池容量有时降低。另外，若锂过渡金属复合氧化物产生裂纹，则与导电材料接触的面积减少，因此电池电阻有时上升。即使在这种情况下，若锂过渡金属复合氧化物为包含Co的锂过渡金属复合氧化物，则Co的电子传导性高，因此能够减小由裂纹所致的电阻上升的影响。然而，在为了获得高电池容量而增大Ni的含有率、且为了降低制造成本而减少Co的含有率时，需要抑制充放电循环特性的降低和电池电阻的上升。本专利技术人等对上述课题进行了深入研究，结果发现：通过在不含Co的含高Ni的正极活性物质中，调整至特定的组成来提高正极活性物质的颗粒强度，从而能够抑制充放电循环特性的降低和电池电阻的上升。
[0014]以下对本公开的非水电解质二次电池的实施方式的一例进行详细地说明。以下，示例出了卷绕型的电极体被收纳于圆筒形的电池外壳中的圆筒形电池，但电极体不限定于卷绕型，也可以是隔着分隔件交替地一张一张地层叠有多个正极和多个负极而成的层叠型。另外，电池外壳不限定于圆筒形，例如可以为方形、硬币形等，也可以为由包含金属层和树脂层的层压板构成的电池外壳。
[0015]图1是作为实施方式的一例的非水电解质二次电池10的纵向截面图。如图1所示，非水电解质二次电池10具备：电极体14、非水电解质(未图示)、及收纳电极体14和非水电解质的电池外壳15。电极体14具有：隔着分隔件13卷绕正极11和负极12而成的卷绕结构。电池外壳15由有底圆筒形状的外装罐16、及堵塞外装罐16的开口部的封口体17构成。
[0016]电极体14由：长条状的正极11、长条状的负极12、长条状的2张分隔件13、与正极11接合的正极极耳20、及与负极12接合的负极极耳21构成。为了防止锂的析出，负极12以比正极11大一圈的尺寸形成。即，负极12在长度方向和宽度方向(横向)上比正极11更长地形成。2张分隔件13以至少比正极11大一圈的尺寸形成，例如以夹持正极11的方式配置。
[0017]非水电解质二次电池10具备分别设置于电极体14的上方和下方的绝缘板18、19。在图1所示的例子中，安装于正极11上的正极极耳20通过绝缘板18的贯通孔向封口体17侧延伸，安装在负极12上的负极极耳21通过绝缘板19的外侧向外装罐16的底部侧延伸。正极极耳20通过熔接等与封口体17的底板23的下表面连接，与底板23电连接的封口体17的盖子27成为正极端子。负极极耳21通过熔接等与外装罐16的底部内表面连接，外装罐16成为负极端子。
[0018]外装罐16是例如有底圆筒形状的金属制容器。在外装罐16与封口体17之间设置垫片28，将电池外壳15的内部空间密闭。外装罐16具有例如从外部对侧面部进行压制而形成的、支撑封口体17的沟槽部22。沟槽部22优选沿外装罐16的圆周方向以环状形成，以其上表面支撑封口体17。
[0019]封口体17具有：从电极体14侧起依次层叠有底板23、下阀体24、绝缘构件25、上阀体26、和盖子27的结构。构成封口体17的各构件例如具有圆板形状或环形状，除绝缘构件25之外的各构件彼此电连接。下阀体24与上阀体26在各自的中央部彼此连接，在各自的周缘
部之间夹设有绝缘构件25。如果由于异常放热而电池的内压上升，则下阀体24以将上阀体26向盖子27侧上推的方式变形而断裂，下阀体24与上阀体26之间的电流通路被阻断。若内压进一步上升，则上阀体26断裂，从盖子27的开口部排出气体。
[0020]以下，对构成非水电解质二次电池10的正极11、负极12、分隔件13和非水电解质、特别是构成正极11的正极复合材料层31中包含的正极活性物质进行详细说明。
[0021][正极][0022]正极11具有：正极集电体30、形成于正极集电体30的表面的正极复合材料层31。正极复合材料层31也可以形成于正极集电体30这两者的表面。作为正极集电体30的材质，例如可以使用不锈钢、铝、铝合金、钛等金属的箔、以及将该金属配置于表层的薄膜等。正极集电体30还可以进一步具备包含无机颗粒和粘结材料的保护层。
[0023]正极复合材料层31包含正极活性物质、导电材料、和粘结材料。正极复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水电解质二次电池，其具备：正极、负极、及非水电解质，所述正极具有：正极集电体、及形成于所述正极集电体的表面的正极复合材料层，所述正极复合材料层中包含的正极活性物质包含锂过渡金属复合氧化物，该锂过渡金属复合氧化物含有：相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为85摩尔％以上的Ni、及1摩尔％以上且15摩尔％以下的Al，并且Ni、Al和Mn的含量的总计为99.9摩尔％以上，所述正极复合材料层中的正极活性物质的密度为3.45g/cm3以上，在所述正极截面基于扫描电子显微镜的观察中，没有裂纹的所述锂过渡金属复合氧化物的截面积相对于在所述截面露出的所述锂过渡金属复合氧化物的截面积的比例为51％以上。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述锂过渡金属复合氧化物由通式Li
a
Ni
x
Al
y
Mn
z
M
v
Nb
w
O2‑
b
表示，式中，0.9＜a＜1.1、x≥0.85、0.01≤y≤0.15、0≤z≤0.14、0≤v≤0.001、0≤w≤0.005、0≤b＜0.05、x+y+z+v+w＝1，M为选自Co、Fe、Ti、Si、Zr、Mo和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杤尾孝哉，井之上胜哉，小笠原毅，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：