锂离子蓄电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种锂离子蓄电装置，其将正极作为锂源，无需设置第3极，可以简单、安全且在短时间内以目标量进行预嵌入，并且可以使循环特性提高，并抑制能量密度的降低。得到一种锂离子蓄电装置，其特征在于，具有：正极，其具有正极活性物质，该正极活性物质是含锂化合物且可以使锂离子脱离、插入；以及负极，其具有可以使锂离子脱离、插入的负极活性物质，使锂离子从所述正极活性物质脱离后无法再插入的容量即正极活性物质的不可逆容量，是在所述负极活性物质中使锂离子可逆地脱离、插入的容量即负极活性物质的使用容量的6％～40％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子蓄电装置。
技术介绍
已知一种预嵌入技术，其通过针对锂离子蓄电装置的正极及负极预先嵌入锂离子，从而抑制锂离子蓄电装置内的电极的不可逆容量。例如，在专利文献I中，记载有作为集电体而使用具有通孔的开孔箔的垂直预嵌入法。在垂直预嵌入法中，除正极、负极之外，还使用用于向正极及负极供给锂离子的第3极。另外，例如在专利文献2中记载有下述技术，S卩，作为正极活性物质使用Li3_xMxN，从正极向负极进行预嵌入。专利文献I :日本专利第4126157号专利文献2 :日本特开2010-10284
技术实现思路
在专利文献I所记载的垂直预嵌入法中，由于需要使用除正极、负极之外的第3极，所以与通常的锂离子蓄电装置相比，制造工序复杂，需要时间和成本。另外，由于使用金属锂，所以在预嵌入后，金属锂有可能作为微粉而残留，对安全性产生影响。此外，由于第3极在预嵌入结束后不再需要，所以与没有第3极的情况相比，在能量密度方面不利。专利文献2所记载的正极活性物质，是通常被用于负极活性物质的材料，锂离子进行插入·脱离的反应电位为O. 8V左右，较低。如果将上述活性物质用于正极，则由于集电体溶解等导致安全性降低。另外，随着混合了活性物质、导电助剂、粘结剂等的正极活性物质层的密度的不同，难以得到稳定的特性。此外，在处理材料时，需要进行水份及氧气的严格的环境调整等，需要大规模的设备。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，可以简单地实施预嵌入，不降低安全性，实现能量密度提高和循环特性提高。为了实现上述目的，根据本专利技术，提供一种锂离子蓄电装置，其特征在于，具有正极，其具有正极活性物质，该正极活性物质是含锂化合物且可以使锂离子脱离、插入；以及负极，其具有可以使锂离子脱离、插入的负极活性物质，使锂离子从所述正极活性物质脱离后无法再插入的容量即正极的不可逆容量，是在所述负极活性物质中使锂离子可逆地脱离、插入的容量即负极的使用容量的6% 40%。在本专利技术的锂离子蓄电装置中，如果正极的初次充放电效率为50% 94%，则锂离子蓄电装置的循环特性进一步提高。此外，在负极活性物质的相对于可逆容量的使用区域为4% 80%的情况下，也使锂离子蓄电装置的循环特性进一步提高。、优选本专利技术所使用的正极活性物质含有从氧化物、有机物、硫化物、磷酸盐、金属络合物、导电性高分子或金属中选择的大于或等于I种化合物。通过使用上述正极活性物质，从而在正极及电芯的制作时、预嵌入时、预嵌入后的充放电时，保持物理特性、化学特性的稳定性。专利技术的效果在本专利技术的锂离子蓄电装置中，由于可以从正极进行预嵌入，所以不需要第3极，可以简单且安全地进行预嵌入。与从第3极进行预嵌入的情况相比，可以在短时间内以目标量进行预嵌入。另外，通过使正极的不可逆容量落在上述范围内，从而使循环特性提高。并且，不需要第3极，可以抑制能量密度的降低。附图说明 图I是示意地表示本专利技术的一个实施方式中的蓄电装置内部的剖面图。具体实施例方式下面，参照图1，对本专利技术的实施方式进行说明。本专利技术的锂离子蓄电装置10具有正极18，其具有可以使锂离子嵌入 脱嵌的正极活性物质；负极12，其具有可以使锂离子嵌入·脱嵌的负极活性物质；以及非水电解液，其充满正极18和负极12之间。锂离子蓄电装置10是利用正极18和负极12之间的锂离子的移动而进行充放电，并可以在放电时取出电流的装置，例如是锂离子二次电池或锂离子电容器。正极18和负极12隔着薄膜状的隔板25而层叠，在隔板25中浸透有非水电解液。在具有多个正极18和负极12的情况下，正极18和负极12交替层叠。另外，对于以平板状层叠的层叠型电极单元及将层叠好的电极卷绕而成的卷绕型电极单元，均可以应用本专利技术。在这里，所谓“嵌入”是在吸收·插入之外还包括吸附·承载等的概念，所谓“脱嵌”是与其相反的概念。例如，作为锂离子蓄电装置10，包括锂离子二次电池及锂离子电容器等。在本实施方式中，负极12由下述部分构成，即负极集电体14,其由Cu箔等金属基板构成，连接有引线24 ;以及负极活性物质层16，其设置于负极集电体14的单面或两面上。负极活性物质层16是利用NMP等溶剂将负极活性物质、粘结剂及导电助剂形成为浆料，并进行涂覆·干燥而形成的。负极活性物质是可以使锂离子嵌入 脱嵌的物质，使用金属材料、其它可以吸收锂离子的碳材料、金属材料、合金材料、氧化物、或它们的混合物。优选负极活性物质的粒径为O. I 30μηι。作为金属材料,例如可以举出娃或锡。作为合金材料，例如可以举出娃合金或锡合金。作为氧化物，例如可以举出氧化硅、氧化锡、氧化钛。作为碳材料，例如可以举出石墨、难石墨化碳、易石墨化碳、多并苯类有机半导体等。也可以将这些材料混合使用。在本专利技术中，对具备含有硅元素或锡元素等的合金类负极的蓄电装置特别有效。在本实施方式中，正极18由下述部分构成，即正极集电体20，其由Al箔等金属基板构成，连接有引线26 ;以及正极活性物质层22，其设置在正极集电体20的单面或两面上。正极活性物质层22是利用NMP等溶剂将正极活性物质、粘结剂及导电助剂形成为浆料，并进行涂覆·干燥而形成的。在本专利技术中，对正极活性物质的种类及量进行调整，以使正极活性物质的不可逆容量为负极活性物质的使用容量的6 %至40 %，优选成为8 %至25 %。在本专利技术中，正极活性物质的不可逆容量是指，锂离子从正极活性物质脱离后无法再次插入的容量。另外，在本专利技术中，负极活性物质的可逆容量是指负极活性物质所固有的容量，是锂离子可以可逆地脱离、插入的容量。此外，在本专利技术中，负极活性物质的使用容量是指，在负极活性物质的可逆容量中，电芯设计时与正极之间锂离子可逆地脱离、插入的容量。在正极活性物质的不可逆容量小于负极活性物质的使用容量的6%、超过40%的区域中，蓄电装置的循环特性降低。如上所述，在本专利技术中，将正极活性物质的不可逆容量与负极活性物质的使用容量之间的关系以百分率表示，其理由如下。电极的单位面积的容量(mAh/cm2)，不仅可以通过活性物质的种类及组分比进行控制，也可以通过电极上活性物质的单位面积重量(mg/cm2)进行控制。由此，在进行使电极具有什么容量等的电芯设计时，存在各种参数，该电芯设计存在无限种方式。另一方面，对于正极和负极的容量平衡，无论使用哪种材料或 单位面积重量的电极都可以以百分率表示，对与负极的使用容量相对应的正极的不可逆容量进行规定这一点，对于电芯设计具有非常重要的意义。此外，在作为参考，在本专利技术中将以百分率表示的正极不可逆容量换算为实际容量的情况下，假设正极不可逆容量为100 1000mAh/g左右(每I %大致为I 10mAh/g)。另外，假设负极的可逆容量为100 4200mAh/g 左右。另外，在本专利技术中，优选将正极活性物质的种类及量调整为，正极的初次充放电效率成为50% 94%。初次充放电效率是指通过“初次放电/初次充电X 100”而求出的值。初次充电是指在组装好蓄电装置后第一次进行充电(将锂离子从正极侧放出而向负极侧插入)。初次放电是指在组装好蓄电装置后第一次进行放电(将锂离子从负极侧放出而向正极侧插入)。此外，将充电和放电作为I组而称为I次循环。通过使正极的初次充放电效率成为50% 94%，从而使循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子蓄电装置，其特征在于，具有：正极，其具有正极活性物质，该正极活性物质是含锂化合物且可以使锂离子脱离、插入；以及负极，其具有可以使锂离子脱离、插入的负极活性物质，使锂离子从所述正极活性物质脱离后无法再插入的容量即正极活性物质的不可逆容量，是在所述负极活性物质中使锂离子可逆地脱离、插入的容量即负极活性物质的使用容量的6％～40％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宇都宫隆，
申请(专利权)人：富士重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：