锂离子二次电池用电极及锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子二次电池用电极及使用该正极的锂离子二次电池，所述锂离子二次电池用电极即使使用含有高比例Ni的正极活性物质，也能够实现具有高体积能量密度的电池，而不会降低热稳定性。电解液和高介电性固态颗粒以特定体积比例存在于电极合材层中。具体地，作为具有电极合材层的锂离子二次电池用电极，电极合材层中的电解液与高介电性氧化物固体的体积比例为99:1～76:24的范围，所述电极合材层包括电极活性物质、高介电性氧化物固体和电解液。和电解液。和电解液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池用电极及锂离子二次电池


[0001]本专利技术涉及一种锂离子二次电池用电极及使用该电极的锂离子二次电池。

技术介绍

[0002]以往，作为具有高能量密度的二次电池，锂离子二次电池得到广泛普及。使用液体作为电解质的锂离子二次电池具有以下结构，即在正极与负极之间存在隔膜，并填充有液态电解质(电解液)。
[0003]这类锂离子二次电池根据用途不同具有各种要求，例如，在应用于汽车等时，要求进一步提高体积能量密度。对此，提出了一种使用Ni基正极活性物质的方法(参照专利文献1)。
[0004]然而，在使用LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2(NCA)等含有高比例Ni的正极活性物质的情况下，产生了热稳定性降低的问题。
[0005][先前技术文献][0006](专利文献)
[0007]专利文献1：日本特开2000
‑
200624号公报

技术实现思路

[0008][专利技术所要解决的问题][0009]本专利技术是鉴于上述
技术介绍
做出的，其目的在于提供一种锂离子二次电池用电极及使用该正极的锂离子二次电池，所述锂离子二次电池用电极即使使用含有高比例Ni的正极活性物质，也能够实现具有高体积能量密度的电池，而不会降低热稳定性。
[0010][解决问题的技术手段][0011]本专利技术人进行了深入研究，发现只要电解液和高介电性固态颗粒以特定体积比例存在于电极合材层中，就能解决上述问题，从而完成了本专利技术。
[0012]即本专利技术是一种锂离子二次电池用电极，具有电极合材层，所述电极合材层包括电极活性物质、高介电性氧化物固体和电解液；电极合材层中的前述电解液与前述高介电性氧化物固体的体积比例为99∶1～76∶24。
[0013]可选地，前述高介电性氧化物固体和前述电解液配置於前述电极活性物质彼此的间隙中。
[0014]可选地，前述电解液包括沸点为150℃以上的非质子极性溶剂；前述非质子极性溶剂的摩尔分数A相对于前述高介电性氧化物固体总比表面积B(m2)(A/B)为0.5以上。
[0015]可选地，前述电极合材层的差示扫描量热法(DSC)曲线在270℃时的发热峰值减少。
[0016]可选地，前述高介电性氧化物固体为氧化物固态电解质。
[0017]可选地，前述氧化物固态电解质为选自由Li7La3Zr2O
12
(LLZO)、Li
6.75
La3Zr
1.75
Ta
0.25
O
12
(LLZTO)、Li
0.33
La
0.56
TiO3(LLTO)、Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3(LATP)和
Li
1.6
Al
0.6
Ge
1.4
(PO4)3(LAGP)组成的组中的至少一种。
[0018]可选地，前述电极活性物质的体积填充率，相对于构成电极的整个电极合材的体积为60％以上。
[0019]可选地，前述电极合材层的厚度为40μm以上。
[0020]可选地，前述锂离子二次电池用电极为正极。
[0021]可选地，前述锂离子二次电池用电极为负极。
[0022]另外，另一本专利技术提供一种锂离子二次电池，具备上述锂离子二次电池用电极和电解液。
[0023](专利技术的效果)
[0024]根据本专利技术的锂离子二次电池用电极，即使使用含有高比例Ni的正极活性物质，也能够实现具有高体积能量密度的电池，而不会降低热稳定性。
附图说明
[0025]图1是绘示本专利技术的锂离子二次电池的一实施方式的图。
[0026]图2是绘示实施例/比较例中的DSC曲线的图。
[0027]图3是绘示实施例/比较例中的DSC曲线的图。
具体实施方式
[0028]以下，针对本专利技术的实施方式进行说明。此外，本专利技术不限于以下实施方式。
[0029]<锂离子二次电池用电极>
[0030]本专利技术的锂离子二次电池用电极具有电极合材层，所述电极合材层包括电极活性物质、高介电性氧化物固体和电解液，电极合材层中的电解液与高介电性氧化物固体的体积比例在99∶1～76∶24的范围内。
[0031]本专利技术的锂离子二次电池用电极可以为锂离子二次电池用正极，也可以为锂离子二次电池用负极，但由于使用含有高比例Ni的正极活性物质时更能享受效果，因此优选应用于正极。
[0032]另外，本专利技术的锂离子二次电池用电极的构成没有特别限定，例如可以列举如下构成：在电极集流体上层叠有由包含电极活性物质和高介电性氧化物固体的电极合材构成的电极合材层，并且电极合材层中含浸有电解液。
[0033][集流体][0034]本专利技术的锂离子二次电池用电极中的电极集流体没有特别限定，可以使用用于锂离子二次电池中的公知的集流体。
[0035]作为正极集流体的材料，例如可以列举不锈钢(SUS)、Ni、Cr、Au、Pt、Al、Fe、Ti、Zn、Cu等金属材料等。作为负极集流体的材料，例如可以列举SUS、Ni、Cu、Ti、Al、煅烧碳、导电聚合物、导电玻璃、Al
‑
Cd合金等。
[0036]另外，作为电极集流体的形状，例如可以列举箔状、板状、网状等。对于其厚度没有特别限定，例如可以列举1～20μm，可以根据需要适当选择。
[0037][电极合材层][0038]在本专利技术的锂离子二次电池用电极中，电极合材层含有电极活性物质和高介电性
氧化物固体作为必须成分。电极合材层可以形成在集流体的至少单面上，也可以形成在两面上。可以根据目标的锂离子二次电池的种类和结构进行适当选择。
[0039]另外，电极合材层只要含有本专利技术的组成要素也就是电极活性物质和高介电性氧化物固体作为必须成分，则可以任意含有其他成分。作为任意成分，例如可以列举导电助剂和粘合剂等公知成分。
[0040](电极合材层中的电解液与高介电性氧化物固体的体积比例)
[0041]在本专利技术的锂离子二次电池用电极的电极合材层中，电解液与高介电性氧化物固体的体积比例为99∶1～76∶23的范围。更优选为98∶2～81∶19的范围，特别优选为97∶3～85∶15的范围。
[0042]在正极中混合热稳定性优异的介电性颗粒，由此能够抑制晶体结构变形，使Ni或Co等过渡金属的价数变动减小，从而能够使活性物质的晶体结构稳定化。其结果认为抑制了正极活性物质中过渡金属的洗脱和氧的脱离，抑制了与电解液的反应。另外，认为利用捕获电解质LiPF6分解反应中产生的氟化氢的效果可以抑制反应。
[0043](电极合材层的厚度)
[0044]本专利技术的锂离子二次电池用电极的电极合材层厚度没有特别限定，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂离子二次电池用电极，具有电极合材层，所述电极合材层包括电极活性物质、高介电性氧化物固体和电解液；电极合材层中的前述电解液与前述高介电性氧化物固体的体积比例为99:1～76:24。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用电极，其中，前述高介电性氧化物固体和前述电解液配置於前述电极活性物质彼此的间隙中。3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池用电极，其中，前述电解液包括沸点为150℃以上的非质子极性溶剂；前述非质子极性溶剂的摩尔分数A相对于前述高介电性氧化物固体总比表面积B(m2)(A/B)为0.5以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的锂离子二次电池用电极，其中，前述电极合材层的差示扫描量热法曲线在270℃时的发热峰值减少。5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子二次电池用电极，其中，前述高介电性氧化物固体为氧化物固态电解质。6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池用电极，其中，前述氧化物固态电解质为选自由Li7La3Zr2O
12
(LLZO)、Li
6.75
La3Zr
1.75
Ta
0....

【专利技术属性】
技术研发人员：马场健，松本和明，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：