负极和非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术涉及负极和非水电解质二次电池。根据本公开，提供抑制与反复充放电相伴的膨化、并且可实现优异的容量维持率的负极。在此公开的负极是非水电解质二次电池用的负极，具备集电体、和在该集电体的单面或两面形成的负极活性物质层。负极活性物质层包含负极活性物质和粘结剂，作为该负极活性物质，包含石墨粒子和含Si粒子，作为该粘结剂，包含羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)和苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)。负极的厚度方向上的弹簧常数为70kN/mm以上且400kN/mm以下，刚度试验中的屈服环高度为13mm以下。为13mm以下。为13mm以下。

【技术实现步骤摘要】
负极和非水电解质二次电池


[0001]本专利技术涉及负极和非水电解质二次电池。

技术介绍

[0002]在用于非水电解质二次电池的负极中，一般使用石墨作为负极活性物质。近年来，为了实现二次电池的高容量化，研究了使用含Si粒子(例如氧化硅)作为负极活性物质。例如，专利文献1中公开了一种具备石墨粒子、非晶质碳材料和氧化硅的负极板。据称该负极板具有700kN/mm以上且3000kN/mm以下的弹簧常数，因此可具有能够耐受氧化硅的膨胀收缩的刚性。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本专利申请公开第2019
‑
75199号公报

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的课题
[0007]一般地，与石墨相比，含Si粒子的比容量大，另一方面，含Si粒子的充电时的膨胀率高。因此，具备含Si粒子的负极存在如下倾向：由于反复充放电而容易膨化(膨胀)。由于负极膨化，例如可发生如下不利情形：负极内的导电通路容易中断；对电池的约束压的反作用力增加、使电池的其他构件的劣化提前等。另一方面，为了减轻负极的膨化而提高负极的刚性的情况下，负极活性物质的膨胀应力可提高。由此，有可能在负极活性物质中产生裂纹等，容量维持率降低。
[0008]本专利技术鉴于上述实际情况而完成，主要目的在于提供一种抑制与反复充放电相伴的膨化、并且可实现优异的容量维持率的负极。另外，另一目的在于提供一种具备该负极的非水电解质二次电池。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，本公开提供刚性高(弹簧常数高)、并且容易伸长的负极。通过为刚性高的负极，能够抑制与反复充放电相伴的负极的膨化。进而，通过为容易伸长的负极，能够缓和与充放电相伴的负极活性物质的膨胀应力。其结果，可抑制负极活性物质的裂纹等，可同时实现负极膨化的抑制和优异的容量维持率。
[0011]在此公开的负极是非水电解质二次电池用的负极，具备集电体、和在所述集电体的单面或两面形成的负极活性物质层，其中，所述负极活性物质层包含负极活性物质和粘结剂，作为所述负极活性物质，包含石墨粒子和含Si粒子，作为上述粘结剂，包含羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)和苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)。所述负极的厚度方向上的弹簧常数为70kN/mm以上且400kN/mm以下，对于在所述集电体的单面具备所述负极活性物质层的负极板，对以外周面成为所述负极活性物质层的方式将所述负极板卷成单层的外周80mm的环状的样品的外周面进行挤压时得到的、该样品的应力与所述样品的环高度的关系坐标图
中，与所述应力基本上连续地上升后下降的最初的拐点对应的所述环高度即屈服环高度为13mm以下。
[0012]另外，本公开提供非水电解质二次电池。在此公开的非水电解质二次电池具备：具备正极和负极的电极体、和非水电解质，该负极为在此公开的负极。由此，提供实现了反复充放电引起的负极的膨化的抑制和优异的容量维持率的非水电解质二次电池。
附图说明
[0013]图1为示意地示出一实施方式涉及的非水电解质二次电池的构成的截面图。
[0014]图2为示意地示出一实施方式涉及的非水电解质二次电池的电极体的构成的分解图。
[0015]图3为用于说明刚度试验的方法的示意图。
[0016]图4为刚度试验中得到的应力与环高度的关系坐标图的一例。
[0017]附图标记说明
[0018]20电极体
[0019]30电池壳体
[0020]36安全阀
[0021]42正极端子
[0022]42a正极集电板
[0023]44负极端子
[0024]44a负极集电板
[0025]50正极
[0026]52正极集电体
[0027]52a正极集电体露出部
[0028]54正极活性物质层
[0029]60负极
[0030]62负极集电体
[0031]62a负极集电体露出部
[0032]64负极活性物质层
[0033]70分隔体
[0034]100非水电解质二次电池
[0035]112下板
[0036]114上板
具体实施方式
[0037]以下对在此公开的技术详细地说明。本说明书中特别提及的事项以外的事项、即本技术的实施所需的事项可作为基于该领域中的以往技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。在此公开的
技术实现思路
能够基于本说明书中公开的内容和该领域中的技术常识来实施。
[0038]应予说明，各附图示意地描绘，尺寸关系(长度、宽度、厚度等)未必反映实际的尺
寸关系。另外，在以下说明的附图中，对起到相同作用的构件、部位标注相同的附图标记，有时省略或简化重复的说明。
[0039]另外，在本说明书中，在将数值范围记载为“A～B(其中A、B为任意的数值)”的情况下，是指“A以上且B以下”，同时包含“超过A且不到B”、“超过A且B以下”、和“A以上且不到B”的含义。
[0040]本说明书中，所谓“电池”，是指能够将电能取出的所有蓄电器件的用语，是包含一次电池和二次电池的概念。另外，在本说明书中，所谓“二次电池”，是指可反复充放电的所有蓄电器件的用语，是包含锂离子二次电池、镍氢电池等所谓的蓄电池(化学电池)和双电层电容器等电容器(物理电池)的概念。
[0041]图1为示意地示出一实施方式涉及的非水电解质二次电池100的构成的截面图。非水电解质二次电池100为通过在电池壳体30的内部收容扁平形状的电极体(卷绕电极体)20和非水电解质(未图示)从而构筑的方形的密闭型电池。其中，非水电解质二次电池100为锂离子二次电池。电池壳体30中具备外部连接用的正极端子42和负极端子44。另外，设置有在电池壳体30的内压上升到规定水平以上的情况下以释放该内压的方式设定的薄壁的安全阀36。进而，电池壳体30中设置有用于注入非水电解质的注入口(未图示)。电池壳体30的材质优选为高强度、轻质、导热性良好的金属材料。作为这样的金属材料，例如可列举出铝、钢等。
[0042]图2为示意地示出一实施方式涉及的非水电解质二次电池100的电极体20的构成的分解图。图2中，电极体20为将长条片状的正极50和长条片状的负极60经由2张长条片状的分隔体70层叠、以卷绕轴为中心卷绕而成的卷绕电极体。正极50具备：正极集电体52、和在该正极集电体52的两面的纵向侧方向上形成的正极活性物质层54。在正极集电体52的卷绕轴方向(即，与上述纵向侧方向正交的片材宽度方向)的一个缘部，设置有没有沿着该缘部以带状形成正极活性物质层54从而正极集电体52露出的部分(即，正极集电体露出部52a)。负极60具备负极集电体62、和在该负极集电体62的单面或两面(在此为两面)的纵向侧方向形成的负极活性物质层64。在负极集电体62的卷绕轴方向的另一缘部设置有没有沿着该缘部以带状形成负极活性物质层64从而负极集电体62露本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.负极，是非水电解质二次电池用的负极，具备集电体、和在所述集电体的单面或两面形成的负极活性物质层，其中，所述负极活性物质层包含负极活性物质和粘结剂，作为所述负极活性物质，包含石墨粒子和含Si粒子，作为所述粘结剂，包含羧甲基纤维素CMC、聚丙烯酸PAA和苯乙烯丁二烯橡胶SBR，所述负极的厚度方向上的弹簧常数为70kN/mm以上且400kN/mm以下，对于在所述集电体的单面具备所述负极活性物质层的负极板，对以外周面成为所述负极活性物质层的方式将所述负极板卷成单层的外周80mm的环状的样品的外周面进行挤压时得到的、该样品的应力与所述样品的环高度的关系坐标图中，与所述应力基本上连续地上升后下降的最初的拐点对应的所述环高度即屈服环高度为13mm以下。2.根据权利要求1所述的负极，其中，将所述负极活性物质设为100质量份时，所述CMC的比例为0.3质量份以上且4质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛由利佳，森川有纪，小野寺直利，续木康平，佐野秀树，
申请(专利权)人：泰星能源解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：