锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术的目的在于降低锂离子二次电池的内部电阻。锂离子二次电池具备包含正极复合材料(其包含正极活性物质颗粒和导电材料)的正极、包含负极复合材料的负极和电解液，正极复合材料中作为正极活性物质颗粒包含一次颗粒、作为多个一次颗粒凝集而成的中空状的凝集体且中空部的直径小于1μm的第1凝集颗粒、作为多个一次颗粒凝集而成的中空状的凝集体且中空部的直径为1μm以上的第2凝集颗粒，将一次颗粒和第1凝集颗粒作为第1颗粒时，相对于正极活性物质颗粒的总体积，第1颗粒所占有的体积的比例为5％以上且70％以下，正极复合材料的空隙率为20％以上且60％以下，导电材料的纵横比为1:10以上。比为1:10以上。比为1:10以上。

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池


[0001]本专利技术涉及锂离子二次电池。

技术介绍

[0002]在电动汽车、或者具有马达和发动机作为车辆的驱动源的混合动力车辆中，作为电源使用锂离子二次电池。
[0003]在这样的锂离子二次电池中，在正极和负极中具备能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子(Li离子)的活性物质。作为正极活性物质包含在正极中的正极活性物质颗粒包含作为最小单位的颗粒的一次颗粒、以及一次颗粒凝集而形成的凝集颗粒。在正极中的一次颗粒的比例多的情况下，参与电池反应的比表面积增大，因此可期待电池特性的提高。
[0004]例如，专利文献1中记载了，在活性物质的比表面积大的情况下，放电容量等电池特性提高，另一方面，会进行电解液的分解或正极活性物质的副产物的分解，容易产生气体。并且，为了抑制气体的发生，在一次颗粒和作为凝集颗粒的二次颗粒混合存在的正极复合材料中，对一次颗粒的平均粒径进行控制并且增大一次颗粒单独存在的比例。具体地说，使一次颗粒的平均粒径为1.5μm～15μm，并且使一次颗粒数A相对于一次颗粒数A和二次颗粒数B之和的比例“A/(A+B)”为0.8以上。现有技术文献专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2000
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133246号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的课题
[0006]但是，若一次颗粒数的比例为0.8以上，则尽管具有能够抑制电解液的分解的可能性，但由于包含正极活性物质的正极复合材料的密度增高，使得电解液流动的通路变窄。若电解液流动的通路变窄，则电池的内部电阻会增大。用于解决课题的手段
[0007]本专利技术的一个方面的锂离子二次电池具备包含正极复合材料(该正极复合材料包含正极活性物质颗粒和导电材料)的正极、包含负极复合材料的负极、以及电解液，上述正极复合材料中作为上述正极活性物质颗粒包含一次颗粒、作为多个上述一次颗粒凝集而成的中空状的凝集体且中空部的直径小于1μm的第1凝集颗粒、作为多个上述一次颗粒凝集而成的中空状的凝集体且中空部的直径为1μm以上的第2凝集颗粒，将上述一次颗粒和上述第1凝集颗粒作为第1颗粒时，相对于上述正极活性物质颗粒的总体积，上述第1颗粒的总体积所占有的体积的比例为5％以上且70％以下，上述正极复合材料的空隙率为20％以上且60％以下，上述导电材料的纵横比为1:10以上。
[0008]上述锂离子二次电池中，上述第1颗粒的体积的比例可以为20％以上且50％以下。
[0009]上述锂离子二次电池中，上述空隙率可以为30％以上且50％以下。
[0010]上述锂离子二次电池中，上述导电材料的纵横比可以为1:30以上。
[0011]上述锂离子二次电池中，上述导电材料的含量相对于上述正极复合材料的重量可以为0.1重量％以上且5重量％以下。
[0012]上述锂离子二次电池中，上述导电材料的平均径可以为1nm以上且100nm以下。专利技术的效果
[0013]根据本专利技术，能够降低锂离子二次电池的内部电阻。
附图说明
[0014]图1是示出将非水二次电池具体化的一个实施方式中的作为非水二次电池的锂二次电池的电极体的概要的图。图2是示意性示出该实施方式中的正极活性物质颗粒和导电材料的分布的图。图3是示出该实施方式的第1颗粒的比例和空隙率与电池电阻的关系的图。图4是示出现有的第1颗粒的比例和空隙率与电池电阻的关系的图。图5是示出空隙率为30％时的第1颗粒的比例和直流电阻的关系的图。图6是示出空隙率为30％时的第1颗粒的比例和反应电阻的关系的图。图7是示出空隙率为30％时的第1颗粒的比例和扩散电阻的关系的图。图8是示出空隙率为30％时的第1颗粒的比例和合计电阻的关系的图。图9是示出空隙率为50％时的第1颗粒的比例和直流电阻的关系的图。图10是示出空隙率为50％时的第1颗粒的比例和反应电阻的关系的图。图11是示出空隙率为50％时的第1颗粒的比例和扩散电阻的关系的图。图12是示出空隙率为50％时的第1颗粒的比例和合计电阻的关系的图。图13是示出第1颗粒比例为20％时的空隙率和直流电阻的关系的图。图14是示出第1颗粒比例为20％时的空隙率和反应电阻的关系的图。图15是示出第1颗粒比例为20％时的空隙率和扩散电阻的关系的图。图16是示出第1颗粒比例为20％时的空隙率和合计电阻的关系的图。图17是示出第1颗粒比例为50％时的空隙率和直流电阻的关系的图。图18是示出第1颗粒比例为50％时的空隙率和反应电阻的关系的图。图19是示出第1颗粒比例为50％时的空隙率和扩散电阻的关系的图。图20是示出第1颗粒比例为50％时的空隙率和合计电阻的关系的图。图21对于在正极中包含纵横比为1:10以上的导电材料的锂离子二次电池的各电阻和合计电阻进行评价的表。图22是对于在正极中包含粒状导电材料的锂离子二次电池的各电阻和合计电阻进行评价的表。
具体实施方式
[0015]以下对本专利技术的一个实施方式进行说明。<锂离子二次电池的构成>如图1所示，锂离子二次电池10具备未图示的壳体、电极体11和非水电解液。电极体11是将多个片卷绕而成的卷绕体。电极体11是通过将作为正极板的正极片15与作为负极
板的负极片16隔着隔片17进行层积并将层积体卷绕而形成的。正极片15具有长条状的形状，具备正极集电体18、以及设于正极集电体18的两面的正极复合材料层19。正极复合材料层19是通过将正极复合材料糊剂涂布至正极集电体18并进行干燥而形成的层。负极片16具有长条状的形状，具备片状的负极集电体20、以及设于负极集电体20的两面的负极复合材料层21。负极复合材料层21是通过涂布负极复合材料糊剂并进行干燥的工序而形成的层。卷绕前的层积体按照正极片15和负极片16的长度方向一致的方式按正极片15、隔片17、负极片16、隔片17的顺序进行层积而成。层积体按照正极片15为最内侧的方式进行卷绕。将正极片15和负极片16的长度方向作为“长度方向Y”，将与该“长度方向Y”正交的方向作为“宽度方向X”。
[0016]关于电极体11，将层积体沿长度方向Y卷绕，将卷绕后的层积体从其周面挤压，由此成型为扁平形状。在正极片15的宽度方向X的一个端部设有未形成正极复合材料层19而正极集电体18露出的未涂布部15A。另外，在负极片16的宽度方向X的一个端部设有未形成负极复合材料层21而负极集电体20露出的未涂布部16A。锂离子二次电池10中，在未涂布部15A,16A接合由金属材料构成的连接部，将该连接部与位于壳体的外周面的外部端子电连接，由此构成为能够取出电力。
[0017]接着对正极进行说明。正极集电体18中使用铝箔等金属箔。正极复合材料层19包含正极活性物质、导电材料以及粘结材料(粘结剂)等。正极活性物质可以使用已知可作为锂离子二次电池的正极活性物质使用的各种材料中的一种或多种。作为合适例，可以举出层状系、尖晶石系等锂复合金属氧化物(例如LiNiO2、LiCoO2、LiFeO2、LiMn2O4、LiNi
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1.5<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池，其具备：包含正极复合材料的正极，该正极复合材料包含正极活性物质颗粒和导电材料；包含负极复合材料的负极；以及电解液，所述正极复合材料中作为所述正极活性物质颗粒包含一次颗粒、作为多个所述一次颗粒凝集而成的中空状的凝集体且中空部的直径小于1μm的第1凝集颗粒、作为多个所述一次颗粒凝集而成的中空状的凝集体且中空部的直径为1μm以上的第2凝集颗粒，将所述一次颗粒和所述第1凝集颗粒作为第1颗粒时，相对于所述正极活性物质颗粒的总体积，所述第1颗粒的总体积所占有的体积的比例为5％以上且70％以下，所述正极复合材料的空隙率为20％以上且60％...

【专利技术属性】
技术研发人员：横尾英纪，出口祥太郎，泉本贵昭，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社泰星能源解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：