锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供可靠性高且高安全性的锂离子二次电池。所述锂离子二次电池的嵌入脱嵌锂的正极和嵌入脱嵌锂的负极通过介于它们之间的含有锂盐的非水电解液及隔板而形成，其特征在于，所述正极包含聚甲基丙烯酸甲酯粒子。特别优选正极活性物质粒子被聚甲基丙烯酸甲酯粒子被覆。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子二次电池。
技术介绍
为了使电池实用化，重要的是与电池的高性能化一起提高可靠性及安全性。在日本特开平9-35705号公报(专利文献1)中公开有一种应用了高分子固体电解质的电池技术。在专利文献1中，用导电剂粒子被覆正极活性物质粒子表面，来谋求高分子固体电解质的电池性能，特别是电池容量的提高、电池循环寿命的提高。另外，作为通过改良电解液来提高安全性的技术，公开有一种通过在电解液中加入添加剂来谋求提高电池安全性的技术。在日本特开平6-52889号公报(专利文献2)中，公开有如下技术即使因电池温度的异常上升而使电池的安全阀打开，空气从打开的安全阀侵入到电池内，也可以通过添加在电解液中的聚甲基丙烯酸酯阻碍侵入的空气和充电负极的接触，避免两者的急剧反应，由此来提高电池的安全性。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平9-35705号公报专利文献2 日本特开平6-52889号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在电解液中加入添加剂时，电解液的电阻增力卩，担心伴随电阻增加输出功率降低。 即，有可能难以确保被认为是汽车用锂离子二次电池中重要的特性之一的高输出功率。因此，本专利技术的目的在于提供一种可应用于新一代清洁能源汽车等环保型汽车的可靠性及安全性高的锂离子二次电池。用于解决课题的手段本专利技术人等为了解决课题进行了潜心研究，结果发现，通过使正极包含聚甲基丙烯酸甲酯粒子，可以解决所述课题，提供一种可应用于新一代清洁能源汽车等环保型汽车的可靠性及安全性高的锂离子二次电池。特别优选正极的正极活性物质粒子被聚甲基丙烯酸甲酯粒子被覆。另外，优选聚甲基丙烯酸甲酯的含量为上述正极活性物质的5重量％以下。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供一种可靠性及安全性高且高容量、长寿命的锂离子二次电池，可以提供一种适于新一代清洁能源汽车等环保型汽车的锂离子二次电池。附图说明图1是表示圆筒型的锂离子二次电池的侧面剖面图；图2是被聚甲基丙烯酸甲酯粒子被覆的正极活性物质粒子的概念图。符号说明1 正极2 负极3 隔板4 电池罐5正极集电导片6负极集电导片7正极集电导线部8负极集电导线部9 电池盖10正极端子部11 安全阀12 密封垫具体实施例方式从削减二氧化碳的排出等减轻环境负荷、降低能源对石油的依赖度等观点考虑， 期待电动车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车等新一代清洁能源汽车的实用化。由于锂离子二次电池轻量及小型，具有高能量密度及输出功率密度，因此作为这样的新一代清洁能源汽车用的电源，其期待近年来日益提高。响应这样的期待，为了使电池实用化，需要电池的高性能化自不必说，但更重要的是进一步提高可靠性及安全性。在这样的背景下，研究了涉及通过改善正极材料、负极材料、电解液、隔板等电池材料，或者改良电池结构来提高电池性能、提高安全性的各种技术。特别是从电池材料、电池结构等各种方面对锂离子二次电池的安全性进行了研究。在电池的材料方面，提出有涉及通过改良正负极材料来提高电池性能、以及通过电解液的难燃化、不燃化或应用高分子固体电解质等来提高安全性的技术，也在积极进行其研究或开发。例如，一般认为电池放热或起火有各种主要原因，但这些主要原因中，一般认为正极的放热是电池起火的主要原因。在过充电区域内，正极不稳定，因此与电解液引起放热反应，电池温度上升。进而，温度上升并达到数百。C时，产生正极的热分解反应，电池进入所谓的热失控区域，招致起火、损伤电池罐等事态。因此，电池材料中，正在对正极材料的热稳定性的改良、电解液的难燃化或者不燃化等进行研究。另外，由于难燃性、不燃性电解液或者高分子固体电解质与现在使用的非水电解液相比，担心离子传导度低、输出功率降低，因此，还无法适用于新一代清洁能源汽车等的车载用的电池。本专利技术以锂离子二次电池为对象，所述锂离子二次电池的嵌入脱嵌锂的正极和嵌入脱嵌锂的负极通过介于它们之间含有锂盐的非水电解液及隔板而形成。为了避免电池温度的上升，重要的是抑制被认为是电池放热主要原因的正极和电解液的放热反应。进行了各种研究的结果表明，通过使用包含聚甲基丙烯酸甲酯粒子的正极，可以提供可靠性及安全性高的锂离子二次电池。因此，特别是，正极包含聚甲基丙烯酸甲酯粒子为特征。本专利技术中所使用的聚甲基丙烯酸甲酯粒子为交联而成的粒子，具有不溶于电解液的有机溶剂的性质。聚甲基丙烯酸甲酯这样的高分子溶于电解液时，电解液的粘度变高，担心伴随电解液电阻的增大而导致输出功率降低，但在本专利技术中，没有如此的顾虑。进而，聚甲基丙烯酸甲酯在一百几十。C以上的温度具有吸收电解液的性质。因此，在电池成为异常情况(100°C以上)时，吸收电解液，使正极周围的电解液耗尽，由此可以避免正极和电解液的放热反应，抑制电池温度的上升。本专利技术通过使正极包含聚甲基丙烯酸甲酯粒子来抑制异常时电池的放热。虽然是使正极包含聚甲基丙烯酸甲酯的方法，但有在正极活性物质表面被覆聚甲基丙烯酸甲酯粒子来含有的方法(图2、、与正极活性物质进行混合来含有的方法等。在任意方法中，本专利技术的效果也不会发生任何改变。在混合的情况下，优选聚甲基丙烯酸甲酯粒子包含在正极活性物质粒子间的间隙中，为了进入到正极活性物质粒子间的间隙中，优选聚甲基丙烯酸甲酯粒子的粒径为正极活性物质粒子的粒径的1/5以下。另外，在正极活性物质粒子表面被覆聚甲基丙烯酸甲酯粒子的情况下，优选为1/10以下。特别是直接将聚甲基丙烯酸甲酯粒子被覆于正极活性物质粒子表面时，可以充分发挥吸收正极活性物质粒子表面附近的电解液的效果。聚甲基丙烯酸甲酯粒子的含量多时，电池的安全性提高。但是，作为绝缘物的聚甲基丙烯酸甲酯粒子变多时，电池电阻增大，输出功率降低。考虑到这些时，优选聚甲基丙烯酸甲酯的含量相对于正极活性物质量为5%以下。正极是将包含正极活性物质、聚甲基丙烯酸甲酯、导电剂及粘结剂的正极合剂涂布在铝箔的两面后，进行干燥、加压而形成的。或者也可以在正极活性物质表面被覆聚甲基丙烯酸甲酯粒子后，将加入有导电剂、粘结剂的正极合剂涂布在铝箔的两面后，进行干燥、 加压来形成正极。在正极活性物质中，可以使用化学式LiMO2 (M为至少一种过渡金属)所示的物质或者尖晶石锰等。可以用一种或者两种以上的过渡金属置换锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂等正极活性物质中的Mn、Ni、Co等的一部分来使用。进而，也可以用Mg、Al等金属元素置换过渡金属的一部分来使用。导电剂使用公知的导电剂，例如石墨、乙炔黑、炭黑、碳纤维等碳系导电剂即可，没有特别限定。作为粘结剂，使用公知的粘结剂，例如聚偏氟乙烯、氟橡胶等即可， 没有特别限定。本专利技术中优选的粘结剂为例如聚偏氟乙烯。另外，溶剂可以适当选择公知的各种溶剂来使用，优选使用例如N-甲基-2-吡咯烷酮等有机溶剂。正极合剂中的正极活性物质、聚甲基丙烯酸甲酯、导电剂及粘结剂的混合比没有特别限定，但例如将正极活性物质设为1的情况下，优选以重量比计为1 0.005 0.05 0.05 0.20 0.02 0.10。聚甲基丙烯酸甲酯的添加量过多时，有可能导致正极的电阻(电池电阻)上升，另外，过少时，电解液的吸收效果变小。因此，优选为0. 5 5重量％。负极是将包含负极活性物质及粘结剂的负极合剂涂布在铜箔的两面后，进行干燥、加压而形成的。作为负极活性物质优选的物质为石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉川正则，野家明彦，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：