二次电池制造技术

公开的二次电池包含正极和负极。负极含有至少包含负极活性物质层的第1层。第1层还含有包含卤素原子的阻燃剂。包含卤素原子的阻燃剂。包含卤素原子的阻燃剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池


[0001]本公开涉及二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池等非水电解质二次电池具有高功率且高能量密度。因此，非水电解质二次电池作为小型民用用途、电力贮藏装置、和电动汽车的电源被利用。
[0003]非水电解质二次电池的负极活性物质中，一直以来提出了各种物质。作为能量密度高的负极活性物质，一直以来提出了使用与锂合金化的硅化合物(例如氧化硅)、硅颗粒。例如，专利文献1公开了，“一种非水二次电池，正极具有含有将Ni、Mn等作为必须构成元素的特定的含Li的过渡金属氧化物的正极合剂层，负极具有含有构成元素中包含Si和O的材料(O相对于Si的原子比x为0.5≤x≤1.5)和石墨的负极合剂层，负极合剂层中，将构成元素中包含Si和O的材料与石墨的总计设为100质量％时，构成元素中包含Si和O的材料的比率为3～20质量％”。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2010
‑
212228号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的问题
[0008]近年来，对非水电解质二次电池的高能量密度化的要求逐渐提升。然而，提高非水电解质二次电池的能量密度的情况下，以高水平要求异常时的电池的安全对策。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]本公开的一方面涉及一种二次电池。该二次电池包含正极和负极，前述负极含有包含负极活性物质的第1层，前述第1层还含有包含卤素原子的阻燃剂。
[0011]专利技术的效果
[0012]根据本公开，可以实现具有高安全性的二次电池。
[0013]所附的权利要求书中记载了本专利技术的新型的特征，但本专利技术关于构成和内容这两者，与本专利技术的其他目的和特征一起，应由参照附图的以下的详细说明，更好地理解。
附图说明
[0014]图1为示出构成本公开的一实施方式的二次电池的负极的构成的一例的示意性剖视图。
[0015]图2为切去了本公开的一实施方式的二次电池的一部分的立体简图。
具体实施方式
[0016]以下，对本公开的实施方式的例子进行说明。需要说明的是，以下，对于本公开的
实施方式，列举例子进行说明，但本公开不限定于以下说明的例子。以下的说明中，有时示例具体的数值、材料，但只要可以得到本公开的效果就也可以应用其他数值、其他材料。本说明书中，称为“数值A～数值B的范围”的情况下，该范围内包含数值A和数值B。
[0017](二次电池)
[0018]本实施方式的二次电池包含正极和负极。负极含有包含负极活性物质的第1层。第1层通常配置于负极集电体的表面。第1层除负极活性物质之外，还含有包含卤素原子的阻燃剂。第1层可以还包含碳纳米管。将该阻燃剂和卤素原子以下分别有时称为“阻燃剂(R)”和“卤素原子(Ha)”。另外，将本实施方式的二次电池以下有时称为“二次电池(S)”。二次电池(S)可以为非水电解质二次电池。
[0019]在一实施方式中，负极活性物质可以包含颗粒(P)和石墨。此处，颗粒(P)为选自由包含式SiO
X
(0.5≤X<1.6)所示的氧化硅的第1颗粒、包含锂硅酸盐相和分散于该锂硅酸盐相中的硅颗粒的第2颗粒、及包含碳相和分散于该碳相中的硅颗粒的第3颗粒组成的组中的至少一种颗粒。需要说明的是，本说明书中，将第2颗粒中所含的硅颗粒可以替换称为硅相，将第3颗粒中所含的硅颗粒可以替换称为硅相。
[0020]通过使用包含硅(Si)的颗粒(P)作为负极活性物质，从而可以增大电池的容量。另一方面，如实施例中说明所述，本申请专利技术人等发现使用颗粒(P)的情况下，异常时(例如钉刺试验时)的电池温度容易上升。进而，本申请专利技术人等发现：通过使用特定的阻燃剂，从而可以抑制异常时的电池温度的上升而不大幅降低电池特性。本公开是基于这些新的见解而作出的。
[0021]第2颗粒的锂硅酸盐相可以包含式Li
2Z
SiO
(2+Z)
(0<Z<2)所示的锂硅酸盐。对于第2颗粒的详细情况，如后述。
[0022]负极活性物质中的颗粒(P)的含有率可以为1质量％以上。根据该构成，与负极活性物质仅为石墨的情况相比，能实现更高容量化。负极活性物质中的颗粒(P)的含有率可以为3质量％以上。该含有率可以为50质量％以下。这些下限与上限只要没有矛盾就可以任意组合。
[0023]负极活性物质可以包含选自由第1颗粒、第2颗粒、和第3颗粒组成的组中的多种颗粒。例如颗粒(P)可以由选自其中的2种颗粒构成，也可以包含全部这3种颗粒。具体而言，负极活性物质可以包含第1颗粒和第2颗粒，也可以包含第1颗粒和第3颗粒，或也可以包含第2颗粒和第3颗粒。或者，负极活性物质可以包含第1、第2和第3颗粒的全部。
[0024]负极活性物质中的石墨的含有率可以处于50～99质量％的范围。需要说明的是，颗粒(P)在表面和/或内部包含石墨的情况下，该石墨不包含于上述石墨的含有率。石墨的含有率为颗粒(P)中不含的石墨的含有率。
[0025]用负极活性物质：阻燃剂(R)＝100：a表示第1层中的负极活性物质与阻燃剂(R)的质量比时，a可以为大于0且低于15。根据该构成，可以提高安全性而不大幅降低电池容量。该a的值可以为0.1以上、0.5以上、或1以上。该a的值可以为10以下、5以下、低于5、或3以下。这些下限与上限只要没有矛盾就可以任意组合。例如，该a的值可以处于1以上且5以下(或1以上且5低于)的范围，更优选处于1以上且3以下的范围。该情况下，抑制放热且可以维持高容量，可以实现高的充放电性能与高的安全性的兼顾。
[0026]负极活性物质在第1层中所占的含有比率由从放电状态的二次电池中仅取出负极
活性物质层而得到的样品求出。具体而言，首先，将放电状态的二次电池解体并取出负极。接着，用有机溶剂清洗该负极，进一步进行真空干燥后，仅将负极活性物质层剥离，从而得到样品。对于该样品，进行TG
‑
DTA等热分析，从而可以算出负极活性物质以外的粘结剂成分和导电材料成分的比率。另外，阻燃剂(R)在负极活性物质层中所占的比率可以通过对负极活性物质层的截面的SEM
‑
EDX(Energy Dispersive X
‑
ray Spectroscopy)等元素分析而求出。
[0027]本公开的一实施方式中，阻燃剂(R)可以不均匀存在于第1层的表面侧。该情况下，第1层例如含有：至少包含负极活性物质的第2层；和，配置于第2层的表面、且至少包含阻燃剂(R)的第3层。第3层中的阻燃剂的含有率大于第2层中的阻燃剂的含有率。此处，阻燃剂的含有率是指：第2层或第3层的单位体积(表观体积)中所含的阻燃剂的摩尔数，对第1层(第2层和第3层)的截面进行例如SEM
‑
EDX等元素分析，求出阻燃剂的深度方向的分布，从而可以测定阻燃剂是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池，其包含正极和负极，所述负极含有包含负极活性物质的第1层，所述第1层还含有包含卤素原子的阻燃剂。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极活性物质包含：选自由包含式SiO
X
所示的氧化硅的第1颗粒、包含锂硅酸盐相和分散于所述锂硅酸盐相中的硅颗粒的第2颗粒、及包含碳相和分散于所述碳相中的硅颗粒的第3颗粒组成的组中的至少一种颗粒，0.5≤X<1.6；以及，石墨。3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述锂硅酸盐相包含式Li
2Z
SiO
(2+Z)
所示的锂硅酸盐，0<Z<2。4.根据权利要求2或3所述的二次电池，其中，所述负极活性物质中的所述至少一种的颗粒的含有率为1质量％以上。5.根据权利要求2～4中任一项所述的二次电池，其中，所述负极活性物质包含选自由所述第1颗粒、所述第2颗粒、和所述第3颗粒组成的组中的多种颗粒。6.根据权利要求1～5中任一项所述的二次电池，其中，用所述负极活性物质：所述阻燃剂＝100：a表示所述第1层中的所述负极活性物质与所述阻燃剂的质量比时，所述a大于0且低于15。7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，所述a为1以上且低于5。8.根据权利要求1～5中任一项所述的二次电池，其中，所述第1层含有：至少包含所述负极活性物质的第2层；和，配置于所述第2层的表面、且至少包含所述阻燃剂的第3层。9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，所述负极活性物质包含金属锂。10.根据权利要求8或9所述的二次电池，其中，所述第3层的单位面积重量为0.1g/m2以上且10g...

【专利技术属性】
技术研发人员：澁谷聪，中山贵仁，内田修平，
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：