非水电解质二次电池用正极、以及使用了该正极的非水电解质二次电池、电池模块和电池系统技术方案

本发明专利技术提供非水电解质二次电池用正极(1)，其具有集电体(11)和活性物质层(12)，存在于层(12)的粒子的体积基准的粒度分布曲线中，粒径1μm以下的频率的积分值a为3～15％，最大频率直径处的频率b为8～20％。所述非水电解质二次电池用正极具有集电体(11)和活性物质层(12)，将与集电体(11)的厚度方向垂直，并且彼此垂直的2个方向设为第1方向和第2方向时，第1方向的厚度分布中的平均厚度a1、最大厚度b1、最小厚度c1和与平均厚度a1的差的绝对值为最大的厚度d1满足0.990≤(d1/a1)≤1.010和(b1

【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用正极、以及使用了该正极的非水电解质二次电池、电池模块和电池系统
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][0001]本专利技术涉及非水电解质二次电池用正极、以及使用了该正极的非水电解质二次电池、电池模块和电池系统。
[0002]本申请基于2021年3月19日在日本申请的日本特愿2021
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045810号和日本特愿2021
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045971号而主张优先权，并将其内容援用于此。
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技术介绍
][0003]非水电解质二次电池，通常而言，由正极、非水电解质、负极和设置在正极和负极之间的分离膜(隔膜)构成。
[0004]作为非水电解质二次电池的正极，已知有：将含有包含锂离子的正极活性物质、导电助剂和粘结材料的正极制造用组合物涂布在金属箔(集电体)的表面，进行干燥而形成正极活性物质层。
[0005]作为包含锂离子的正极活性物质，实际使用有：钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)等锂过渡金属复合氧化物、磷酸铁锂(LiFePO4)等磷酸锂化合物。
[0006]专利文献1的实施例记载了：在铝箔上，设置由具有特定的粒度分布的锂过渡金属复合氧化物、粘结材料、作为导电助剂的乙炔黑构成的正极活性物质层而得到的正极。锂过渡金属复合氧化物的粒度分布中，将基于电子显微镜观察的平均粒径设为DSEM，体积基准的累积粒度分布中的50％粒径设为D50，90％粒径设为D90，10％粒径设为D10时，以使得DSEM为1～7μm，D50/DSEM为1～4，D90/D10为4以下的方式进行调节，由此提高了25℃下的输出密度的实例。
[0007]通常而言，在涂布正极制造用组合物时，使得涂布量稳定，即使在干燥后的加压压制的情况下也将加压力控制为恒定，因此正极活性物质层的厚度大致均匀。
[0008]例如专利文献2的段落0095记载了：作为正极活性物质层的厚度的测定方法，从使用膜厚计对正极的3个点的膜厚进行测定而得到的平均值中减去金属箔的膜厚的方法。
[0009][现有技术文献][0010][专利文献][0011][专利文献1]日本特开2017
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188445号公报
[0012][专利文献2]日本特开2020
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187991号公报
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技术实现思路
][0013][专利技术所解决的技术问题][0014]专利文献1中，着眼于作为正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物的粒度分布，未考虑作为导电助剂的乙炔黑。
[0015]专利文献1所述的方法仍不充分，并且近年非水电解质二次电池的用途不断增加，需要电池特性的进一步提高。
[0016]本专利技术提供一种能够提高非水电解质二次电池的高速率循环特性的非水电解质二次电池用正极。
[0017][解决问题的技术手段][0018]本专利技术具有以下的实施方式。
[0019][A1]一种非水电解质二次电池用正极，其具有正极集电体和存在于所述正极集电体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包含正极活性物质，存在于所述正极活性物质层的粒子的体积基准的粒度分布曲线中，粒径1μm以下的频率的积分值a为3～15％，优选为4～12％，更优选为5～10％，最大频率直径处的频率b为8～20％，优选为9～18％，更优选为11～15％。
[0020][A2]根据[A1]的非水电解质二次电池用正极，其中，以频率为纵轴的所述粒度分布曲线中，极大点的数量为1。
[0021][A3]根据[A1]或[A2]的非水电解质二次电池用正极，其中，将以频率为纵轴的所述粒度分布曲线波形分离为两个正态分布，得到的平均粒径较小的第1正态分布中，将90％粒径减去10％粒径而得到的分布宽度c为2.0～20.0μm，优选为2.0～15.0μm，更优选为2.5～10.0μm。
[0022][A4]根据[A1]～[A3]中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，将以频率为纵轴的所述粒度分布曲线波形分离为两个正态分布，得到的平均粒径较小的第1正态分布中，粒径1μm以下的频率的积分值d为1～30％，优选为4～27％，更优选为7～24％。
[0023][A5]根据[A1]～[A4]中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述正极活性物质包含通式LiFe
x
M
(1
‑
x)
PO4(式中，0≤x≤1，M为Co、Ni、Mn、Al、Ti或Zr)表示的化合物，所述化合物优选为LiFePO4表示的磷酸铁锂。
[0024][A6]根据[A1]～[A5]中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，在所述正极活性物质的表面的至少一部分上存在包含导电材料的活性物质包覆部，所述导电材料优选包含碳，相对于具有活性物质包覆部的正极活性物质的总质量，所述导电材料的含量优选为0.1～3.0质量％，更优选为0.5～1.5质量％，进一步优选为0.7～1.3质量％。
[0025][A7]根据[A1]～[A6]中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述正极活性物质层进一步包含导电助剂，所述导电助剂优选为选自石墨、石墨烯、硬碳、科琴黑、乙炔黑和碳纳米管(CNT)中的至少1种碳材料，正极活性物质层中的导电助剂的含量，相对于正极活性物质的总质量100质量份，优选为4质量份以下，更优选为3质量份以下，进一步优选为1质量份以下。
[0026][A8]根据[A1]～[A6]中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述正极活性物质层不包含导电助剂。
[0027][A9]根据[A1]～[A8]中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，在所述正极集电体的所述正极活性物质层侧的表面上存在集电体包覆层。
[0028][A10]一种非水电解质二次电池，其具备：所述[A1]～[A9]中任一项所述的非水电解质二次电池用正极、负极和存在于所述非水电解质二次电池用正极和负极之间的非水电解质。
[0029][A11]一种电池模块或电池系统，其具备：多个所述[A10]的非水电解质二次电池。
[0030][B1]一种非水电解质二次电池用正极，其具有正极集电体和存在于所述正极集电
体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包含正极活性物质，将与所述正极集电体的厚度方向垂直，并且彼此垂直的2个方向设为第1方向和第2方向时，所述第1方向的厚度分布中的平均厚度a1、最大厚度b1、最小厚度c1和与所述平均厚度a1的差的绝对值为最大的厚度d1满足下述式1和式2，并且所述第2方向的厚度分布中的平均厚度a2、最大厚度b2、最小厚度c2和与所述平均厚度a2的差的绝对值为最大的厚度d2满足下述式3和式4。
[0031]0.990≤(d1/a1)≤1.010
…
式1
[0032](b1
‑
c1)≤5.0μm
…
式2
[0033]0.990≤(d2/a2)≤1.010
…
式3
[0034](b2
‑...

【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用正极，其具有正极集电体和存在于所述正极集电体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包含正极活性物质，存在于所述正极活性物质层的粒子的体积基准的粒度分布曲线中，粒径1μm以下的频率的积分值a为3～15％，最大频率直径处的频率b为8～20％。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用正极，其中，以频率为纵轴的所述粒度分布曲线中，极大点的数量为1。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池用正极，其中，将以频率为纵轴的所述粒度分布曲线波形分离为两个正态分布，得到的平均粒径较小的第1正态分布中，将90％粒径减去10％粒径而得到的分布宽度c为2.0～20.0μm。4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，将以频率为纵轴的所述粒度分布曲线波形分离为两个正态分布，得到的平均粒径较小的第1正态分布中，粒径1μm以下的频率的积分值d为1～30％。5.根据权利要求1～4中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述正极活性物质包含通式LiFe
x
M
(1
‑
x)
PO4(式中，0≤x≤1，M为Co、Ni、Mn、Al、Ti或Zr)表示的化合物。6.根据权利要求1～5中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，在所述正极活性物质的表面的至少一部分上存在包含导电材料的活性物质包覆部。7.根据权利要求1～6中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述正极活性物质层进一步包含导电助剂。8.根据权利要求1～6中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述正极活性物质层不包含导电助剂。9.根据权利要求1～8中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，在所述正极集电体的所述正极活性物质层侧的表面上存在集电体包覆层。10.一种非水电解质二次电池，其具备：权利要求1～9中任一项所述的非水电解质二次电池用正极、负极、和存在于所述非水电解质二次电池用正极和负极之间的非水电解质。11.一种电池模块或电池系统，其具备：多个权利要求10所述的非水电解质二次电池。12.一种非水电解质二次电池用正极，其具有正极集电体和存在于所述正极集电体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包含正极活性物质，将与所述正极集电体的厚度方向垂直，并且彼此垂直的2个方向设为第1方向和第2方向时，所述第1方向的厚度分布中的平均厚度a1、最大厚度b1、最小厚度c1和与所述平均厚度a1的差的绝对值为最大的厚度d1满足下述式1和式2，并且所述第2方向的厚度分布中的平均厚度a2、最大厚度b2、最小厚度c2和与所述平均厚度a2的差的绝对值为最大的厚度d2满...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉川辉，佐飞裕一，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：