电极、电池及电池包制造技术

根据实施方式，提供具备含活性物质层的电极。含活性物质层包含合剂粒子，上述合剂粒子包含含有锂镍钴锰复合氧化物的活性物质粒子、导电剂和粘结剂。合剂粒子的破坏强度A相对于活性物质粒子的破坏强度B的强度比A/B在0.01～0.1的范围内。含活性物质层的密度在3.2g/cm3～3.8g/cm3的范围内。的范围内。的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极、电池及电池包


[0001]本专利技术的实施方式涉及电极、电池及电池包。

技术介绍

[0002]近年来，对于非水电解质电池等二次电池，除了混合动力汽车、电动汽车以外，还期待在电动航空器、电力储存用等大型系统中的应用。随之对二次电池要求大容量、大电流输出、以及高温环境中的长寿命性能等性能的提高。作为用于二次电池的大容量性能优异的活性物质，已知有镍钴锰酸锂等。然而，镍钴锰酸锂存在随着充放电的循环而发生粒子破裂、向岩盐型等劣化结构的变化等，因此，存在寿命短的问题。
[0003]针对上述的问题，例如，已知通过使用以具有特定的粒径的锂复合氧化物的一次粒子集合而构成并且具有特定的压缩破坏强度的二次粒子作为主成分的正极活性物质，能够改善二次电池的循环特性。另外，具有如下思想：通过使用基于CooperPlot法的体积减少率的拐点至特定的数值为止未出现的单分散的一次粒子的粉体状的锂复合氧化物，得到不会因正极成型时的压制、充放电时的膨胀收缩导致粒子的破裂的正极。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2004
‑
355824号公报
[0007]专利文献2：日本特开2016
‑
157677号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]实施方式的目的在于，提供能够实现输出性能优异的长寿命电池的电极、以及输出性能优异的长寿命电池及电池包。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]根据实施方式，提供具备含活性物质层的电极。含活性物质层包含合剂粒子，上述合剂粒子包含含有锂镍钴锰复合氧化物的活性物质粒子、导电剂、以及粘结剂。合剂粒子的破坏强度(也称为断裂强度)A相对于活性物质粒子的破坏强度B的强度比A/B在0.01～0.1的范围内。含活性物质层的密度在3.2g/cm3～3.8g/cm3的范围内。
[0012]根据另一个实施方式，提供一种电池，其具备正极和负极。正极包含上述实施方式的电极。
[0013]根据又一个实施方式，提供一种电池包，其具备上述实施方式的电池。
附图说明
[0014]图1是是示意性地示出实施方式的一例的电极的俯视图。
[0015]图2是示出实施方式的电池的一例的部分切口立体图。
[0016]图3是图2所示的电池的E部的放大剖视图。
[0017]图4是示出实施方式的电池的另一例的部分切口立体图。
[0018]图5是示出实施方式的电池的又一例的部分切口立体图。
[0019]图6是图5所示的电池的F部的放大剖视图。
[0020]图7是示出实施方式的电池包的一例的分解立体图。
[0021]图8是示出图7所示的电池包的电路的一例的方框图。
具体实施方式
[0022]对于在正极中使用了镍钴锰酸锂的现有的电池单元等而言，存在在重复进行充放电的循环时发生正极的镍钴锰酸锂粒子的破裂而寿命不良的问题。另外，现有的镍钴锰酸锂中一般使用形成粒子形状细的一次粒子凝聚而成的二次粒子的多晶系的材料。如果使用这样的比表面积高的正极，则特别是在使用高电位的循环、经时变化(储存、保存)中，容易发生正极与电解液的氧化反应，有时会观察到明显的气体产生、电阻上升。
[0023]以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，贯穿实施方式对共通的构成标记相同的符号，省略重复说明。另外，各图是用于促进实施方式的说明及其理解的示意图，其形状、尺寸、比例等存在与实际的装置不同的地方，但它们可以参照以下的说明和公知的技术进行适当设计变更。
[0024][第一实施方式][0025]根据第一实施方式，提供具备包含合剂粒子的含活性物质层的电极。合剂粒子包含活性物质粒子、导电剂、以及粘结剂。活性物质粒子包含锂镍钴锰复合氧化物。合剂粒子的破坏强度A相对于活性物质粒子的破坏强度B的强度比A/B在0.01～0.1的范围内。含活性物质层的密度在3.2g/cm3～3.8g/cm3的范围内。
[0026]根据上述构成，通过在电极活性物质的粒子与构成电极的含活性物质层(所谓的电极合剂层)的合剂粒子之间满足对于强度的平衡(上述强度比A/B)而言适当的条件，并且将含活性物质层的密度(电极密度)设为适当的范围，从而得到良好的循环寿命性能。另外，输出性能根据合剂粒子的破坏强度A的强弱而变化。
[0027]即，在该电极中，通过将合剂粒子的破坏强度A与活性物质粒子的破坏强度B的强度比A/B设为0.01～0.1的范围内，进而将电极密度设为3.2g/cm3～3.8g/cm3的范围内，从而实现关于二次电池的优异的输出性能与寿命性能的兼顾。具体而言，通过减小电极的破坏强度，活性物质粒子间的结合力、与导电剂及粘结剂的结合力小，容易缓和随着充放电的活性物质的体积变化。如此地，在活性物质
‑
活性物质间容易产生间隙，例如，液态的电解质的浸透变得良好，能够实现良好的输出性能。
[0028]通常，随着电极密度的提高，正极的破坏强度变大，输出性能降低。对于实施方式的电极而言，通过对电极中的副构件(导电剂及粘结剂等)的比率、电极制作用浆料的制备条件、电极制作中的压制条件等进行研究，从而得到即使在比较高的电极密度下、电极合剂的破坏强度也小的电极。另外，锂镍钴锰复合氧化物(NCM)活性物质的破坏强度大，因此，在压制时、充放电时不易发生粒子破裂，可实现寿命性能的提高。
[0029]通过使合剂粒子的破坏强度A与活性物质粒子的破坏强度B的强度比A/B为0.01以上，合剂粒子的破坏强度A比较高，能够进行稳定的电极制造及电池的组装。另外，合剂粒子的压缩破坏强度A高，因此，能够耐受含活性物质层内的粘结性随着充放电的电极的体积变
化。因此，能够保持电极的电子传导性。此外，NCM活性物质的破坏强度(B)不会过高，活性物质粒子内的固体内扩散变得良好。
[0030]强度比A/B为0.1以下表示合剂粒子的破坏强度A被适度地抑制。也就是说，活性物质、导电剂及粘结剂的粘结性不会过度，它们的凝聚适度，因此，例如液态的电解质容易浸透，输出性能提高。另外，NCM活性物质的破坏强度(B)高，随着充放电的粒子破裂得以抑制，因此，寿命性能高。
[0031]通过使含活性物质层的密度、即电极密度为3.2g/cm3以上，能够提高电极的电子传导性，能够减小使用了电极的电池中的电阻。另外，通过使电极密度为3.8g/cm3以下，例如，液态的电解质容易浸入电极中，因此，输入输出性能变得良好。随着电极的高密度化，液态电解质的浸入会恶化，但在该情况下，电极反应不均匀地发生，如果重复进行充放电，则会在局部进行活性物质等的劣化。因此，如果电极密度过高，则充放电循环性能降低。另外，如果电极密度过高，则在过充电、暴露于异常高温时，也可能存在产生局部发热、电池的安全性降低的问题的担忧。
[0032]在第一实施方式的电极中，合剂粒子的破坏强度A适度地小于NCM活性物质粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极，其具备包含合剂粒子的含活性物质层，所述合剂粒子包含含有锂镍钴锰复合氧化物的活性物质粒子、导电剂和粘结剂，所述合剂粒子的破坏强度A相对于所述活性物质粒子的破坏强度B的强度比A/B在0.01～0.1的范围内，所述含活性物质层的密度在3.2g/cm3～3.8g/cm3的范围内。2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述合剂粒子的所述破坏强度A在2MPa～10MPa的范围内，所述活性物质粒子的所述破坏强度B在30MPa～300MPa的范围内。3.根据权利要求1或2所述的电极，其中，所述活性物质粒子的平均粒径在2μm～6μm的范围内。4.根据权利要求1～3中任一项所述的电极，其中，所述含活性物质层的粒度分布中从小粒径侧起的累积频率成为90％的粒径D
90
相对于从小粒径侧起的累积频率成为10％的粒径D
10
之比D
90
/D
10
为4以下。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：大谷夏希，长谷川卓哉，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：