非水电解质二次电池制造技术

非水电解质二次电池中，正极活性物质包含至少含有Ni、Mn和B的锂过渡金属复合氧化物，相对于锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，Ni的比率为80摩尔％≤Ni≤95摩尔％的范围，相对于锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，Mn的比率为0摩尔％<Mn≤20摩尔％的范围，相对于锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，B的比率为0摩尔％<B≤3摩尔％的范围，锂过渡金属复合氧化物至少在表面存在有B，负极合剂层至少在表面存在有B，相对于负极合剂层的总质量，含有30质量ppm以上且1000质量ppm以下的B。含有30质量ppm以上且1000质量ppm以下的B。含有30质量ppm以上且1000质量ppm以下的B。

【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]使用锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质，且研究了锂过渡金属复合氧化物的表面的改质以改善电池特性。例如专利文献1中公开了通过将锂过渡金属复合氧化物的表面由氧化铝等无机氧化物层部分覆盖，从而可以改善电池的初始容量和循环特性。
[0003]另外，专利文献2中公开了通过将锂镍复合氧化物的表面由偏硼酸锂和氧化镍覆盖，使偏硼酸锂的覆盖率为85％以上且低于95％，从而可以提高电池的充电电压，且改善循环特性等特性。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2014
‑
116111号公报
[0007]专利文献2：日本特开2013
‑
137947号公报

技术实现思路

[0008]近年来，Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物作为高能量密度的正极活性物质备受关注。然而，Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物在高温重复充放电时，存在Ni、Ni以外的Mn等金属元素溶出，溶出了的Ni、Mn等金属元素在负极上析出，电池容量降低的课题。专利文献1、2中公开的技术为对高温下的循环特性进行研究，尚存在改良的余地。
[0009]作为本公开的一方式的非水电解质二次电池具备正极、负极和非水电解质。正极具有：正极集电体、和形成于正极集电体的表面且包含正极活性物质的正极合剂层，正极活性物质包含至少含有Ni、Mn和B的锂过渡金属复合氧化物，相对于锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，Ni的比率为80摩尔％≤Ni≤95摩尔％的范围，相对于锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，Mn的比率为0摩尔％<Mn≤20摩尔％的范围，相对于锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，B的比率为0摩尔％<B≤3摩尔％的范围，锂过渡金属复合氧化物至少在表面存在有B，负极具有：负极集电体、和形成于负极集电体的表面且包含负极活性物质的负极合剂层，负极合剂层至少在表面存在有B，相对于负极合剂层的总质量，含有30质量ppm以上且1000质量ppm以下的B。
[0010]根据作为本公开的一方式的非水电解质二次电池，能够成为高容量且抑制伴有高温下的充放电的电池容量的降低。
附图说明
[0011]图1为作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的纵向剖视图。
具体实施方式
[0012]正极活性物质中所含的锂过渡金属复合氧化物的层状结构中，存在有过渡金属层、Li层、氧层，存在于Li层的Li离子可逆地脱嵌/嵌入，从而进行电池的充放电反应。在使用Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物的情况下，电池充电时从Li层夺取大量Li离子，因此，层状结构崩解，电池容量有时降低。特别是在高温下进行充放电的情况下，活性高、层状结构容易变得更不稳定，因此，Ni等从过渡金属层溶出，从而层状结构的劣化推进，电池容量容易降低。另外，从正极溶出的Ni等在负极上析出也会使电池容量降低。
[0013]因此，本专利技术人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：使用使包含Ni等的锂过渡金属复合氧化物的表面存在有B的正极活性物质，进而，从正极向负极供给B，使B存在于负极合剂层表面，负极合剂层中的B浓度若处于规定的范围，则可以特异性地改善高温下的充放电循环特性。关于正极，认为存在于正极活性物质表面的B形成覆膜，从而抑制Ni等的溶出。关于负极，认为使析出的Ni等和B共存于负极合剂层表面，从而抑制析出的Ni等所导致的劣化。从正极向负极供给适量的B时，例如，只要在60℃左右的温度下进行高温熟化即可。该高温熟化处理后的电池包含在表面存在有B的规定组成的正极活性物质、和在表面存在有规定量的B的负极合剂层，通过它们的组合，产生特异的协同效应，高温循环特性改善。
[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详细进行说明。以下，示例卷绕型的电极体收纳于圆筒形的外壳体而得到的圆筒形电池，但电极体不限定于卷绕型，可以为将多个正极与多个负极隔着分隔件交替地1张1张地层叠而成的层叠型。另外，外壳体不限定于圆筒形，例如可以为方型、硬币形等，也可以为包含金属层和树脂层的层压片所构成的电池壳体。
[0015]图1为作为实施方式的一例的非水电解质二次电池10的剖视图。如图1示例，非水电解质二次电池10具备：电极体14、非水电解质、和用于收纳电极体14和非水电解质的电池壳体15。电极体14具有正极11与负极12隔着分隔件13卷绕而成的卷绕结构。电池壳体15由有底圆筒形状的外壳罐16、和阻塞外壳罐16的开口部的封口体17构成。
[0016]电极体14由长尺寸状的正极11、长尺寸状的负极12、长尺寸状的两张分隔件13、接合于正极11的正极极耳20、和接合于负极12的负极极耳21构成。负极12以比正极11大一圈的尺寸形成，从而防止锂的析出。即，负极12在长度方向和宽度方向(短方向)上形成得比正极11长。两张分隔件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具备分别配置于电极体14的上下的绝缘板18、19。图1所示的例子中，安装于正极11的正极极耳20通过绝缘板18的贯通孔向封口体17侧延伸，安装于负极12的负极极耳21通过绝缘板19的外侧向外壳罐16的底部侧延伸。正极极耳20通过焊接等与封口体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27成为正极端子。负极极耳21通过焊接等与外壳罐16的底部内表面连接，外壳罐16成为负极端子。
[0018]外壳罐16例如为有底圆筒形状的金属制作容器。在外壳罐16与封口体17之间设有垫片28，电池壳体15的内部空间被密闭。外壳罐16例如具有从外部加压侧面部而形成的、用于支撑封口体17的沟槽部22。沟槽部22优选沿外壳罐16的圆周方向以环状形成，由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27的结构。构成封口体1的各构件例如具有圆板形状或环形状，除此绝缘构件25之外的各构件彼此被电连接。下阀体24与上阀体26在各自的中央部彼此被连接，在各自的周缘部之间夹设绝缘构件25。由于异常放热而电池的内压上升时，下阀体24以将上阀体26向盖27侧推入的方式发生变形而断裂，下阀体24与上阀体26之间的电流通路被阻断。内压进一步上升时，上阀体26断裂，气体从盖27的开口部排出。
[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的正极合剂层31中所含的正极活性物质进行详述。
[0021][正极][0022]正极11具有正极集电体30、形成于正极集电体30的表面的正极合剂层31。正极集电体30中可以使用铝、铝合金等在正极11的电位范围内稳定的金属的箔、在表层配置有该金属的薄膜本文档来自技高网...

【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、负极和非水电解质，所述正极具有：正极集电体、和形成于所述正极集电体的表面且包含正极活性物质的正极合剂层，所述正极活性物质包含至少含有Ni、Mn和B的锂过渡金属复合氧化物，相对于所述锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，Ni的比率为80摩尔％≤Ni≤95摩尔％的范围，相对于所述锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，Mn的比率为0摩尔％<Mn≤20摩尔％的范围，相对于所述锂过渡金属复合氧化物中的除Li之外的金属元素的总量，B的比率为0摩尔％<B≤3摩尔％的范围，所述锂过渡金属复合氧化物至少在表面存在有B，所述负极具有：负极集电体、和形成于所述负极集电体的表面且包含负极活性物质的负极合剂层，所述负极合剂层至少在表面存在有B，相对于所述负极合剂层的总质量，含有30质量ppm以上且1000质量ppm以下的B。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述负极合剂层在表面还存在有Ni，所述负极合剂层中，Ni相对于B的摩尔比为0.05≤Ni/B≤1.0。3.根据权利要求1或2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还含有M1，M1为选自第4～6族的元素中的至少1种元素，相...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤夏美，神贵志，鹤田翔，近都康平，新名史治，
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：