非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术的主要目的在于提供一种防止卷绕电极体的屈曲，对于充放电循环的耐久性高的非水电解质二次电池。本发明专利技术所提供的二次电池，具备：非水电解质；和正极片（10）、负极片（20）和隔板（40）相互重合卷绕构成的卷绕电极体（80），所述正极片（10）具有被形成为片状的正极集电体和在该集电体上形成的正极活性物质层，所述负极片（20）具有被形成为片状的负极集电体和在该集电体上形成的负极活性物质层，所述隔板（40）被形成为片状，在此，负极活性物质层中所含有的负极活性物质在规定方向上取向，正极片（10）、负极片（20）和隔板片（40）的断裂拉伸伸长率均为2%以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非水电解质二次电池，具体地讲，涉及具备卷绕电极体的非水电解质二次电池，该卷绕电极体由正极片和负极片隔着隔板片卷绕而成。
技术介绍
近年，锂二次电池、镍氢电池等的非水电解质二次电池作为车辆搭载用电源、或个人计算机和便携终端的电源，其重要性不断提高。特别是重量轻且可得到高能量密度的锂二次电池，作为可优选用作车辆搭载用高输出电源的电池受到期待。锂二次电池通过Li离子在正极和负极之间往来进行充电和放电。在这种锂离子电池的一个典型的结构中，具备具有片状电极被卷绕成涡卷状的结构的电极体(卷绕电极体)。该卷绕电极体，例如通过负极片和正极片隔着隔板片被卷绕成涡卷状来形成，上述负极片具有含有负极活性物质的负极活性物质层被保持在负极集电体的两面的结构，上述正极片具有含有正极活性物质的正极活性物质层被保持在正极集电体的两面的结构。作为负极所使用的负极集电体，可列举以铜或铜合金为主体的片状或箔状的构件。另外，作为负极所使用的负极活性物质可列举天然石墨等石墨材料。该石墨如图9所示，具有层状结构，通过碳原子形成网络结构平面状地扩展了的层层叠多层来形成。充电时Li离子从层2的边缘面(层重叠了的面)3侵入，向层间扩散。另外，放电时Li离子脱离可从层2的边缘面3被释放。另外，石墨I由于层的面方向的电阻率比层的叠层方向低，因此形成沿层的面方向绕行的电子的传导通路4。在使用了上述石墨的锂二次电池中，已提出使石墨磁场取向的技术。例如专利文献I中公开了负极形成时在磁场中进行取向，使得石墨的(002)面相对于集电体5大致垂直，进行固化形成。该情况下，如图10所示，层2的边缘面3朝向正极侧，因此Li离子的插入、脱离顺利地进行，并且电子的传导通路4变短，所以可以使负极片6的电子传导性提高。在先技术文献专利文献1:日本国专利申请公开2003-197182号公报
技术实现思路
但是，在具备具有如上所述地磁场取向了的石墨的卷绕电极体的锂二次电池中，反复充电和放电时，在卷绕电极体中引起屈曲(buckling)(裙皱、松弛、弯曲等)，存在发生性能劣化的问题。本专利技术是鉴于这点完成的，其主要目的是提供一种防止上述卷绕电极体的屈曲，对于充放电循环的耐久性高的非水电解质二次电池。本申请专利技术者致力于具备卷绕电极体的非水电解质二次电池的开发，该卷绕电极体具有磁场取向了的负极活性物质，结果发现了如果赋予充放电循环，则在卷绕电极体中引起屈曲，发生性能劣化的问题。这样的循环劣化在使用没有磁场取向的负极活性物质的电池中未被确认。因此，本申请专利技术者对于尽管电池的构成材料基本上没有变化，仅仅使用磁场取向了的负极活性物质的电池发生循环劣化的原因，进行专心研究，得到了以下见解。即，负极活性物质伴随着Li离子的插入和脱离，晶粒尺寸发生变化，在一定程度上发生膨胀收缩。在此如图11所示，使用没有磁场取向的负极活性物质I构建的电池，由于负极活性物质I相互朝向随机的方向，因此难以受到与充放电相伴的膨胀收缩7的影响。但是，如图12所示，使用磁场取向了的负极活性物质I构建的电池，与充放电相伴的膨胀收缩7的方向相同，因此负极活性物质层的膨胀收缩变大。因此，正极片、负极片和隔板片不能追随要膨胀的负极活性物质层延伸，在卷绕电极体中发生屈曲(图13)。该现象产生卷绕电极体内的反应不均，成为引起性能劣化的重要原因。本申请专利技术者发现，在具备具有上述磁场取向了的负极活性物质的卷绕电极体的非水电解质二次电池中，使正极片、负极片和隔板片的断裂拉伸伸长率变化时，如上所述的卷绕电极体的屈曲被抑制，可有效改善对于充放电循环的耐久性。具体地讲，发现正极片、负极片和隔板片的断裂拉伸伸长率与充放电循环试验后的容量之间存在相关关系，并发现即使赋予充放电循环，容量也不劣化的断裂拉伸伸长率的优选范围，从而完成了本专利技术。S卩，根据本专利技术提供的二次电池，具备:非水电解质；和正极片、负极片和隔板相互重合卷绕构成的卷绕电极体，上述正极片具有被形成为片状的正极集电体和在该集电体上形成的正极活性物质层，上述负极片具有被形成为片状的负极集电体和在该集电体上形成的负极活性物质层，上述隔板被形成为片状。在此，上述负极活性物质层中所含有的负极活性物质在规定方向上取向，上述正极片、负极片和隔板片的断裂拉伸伸长率均为2%以上。正极片、负极片和隔板片的断裂拉伸伸长率均为2.0%以上较合适，优选为3.0%以上，特别优选为4.0%以上。满足这样的断裂拉伸伸长率值的正极片、负极片和隔板片，与以往的片相比延伸性良好，因此可以追随与充放电相伴的负极片膨胀收缩进行伸长。因此，通过采用满足如上所述的断裂拉伸伸长率值的正极片、负极片和隔板片，可以适当防止卷绕电极体的屈曲。根据该结构，尽管是通过磁场取向负极片的膨胀收缩大的构成，也能够防止卷绕电极体的屈曲，可提供对于充放电循环的耐久性高的非水电解质二次电池。上述断裂拉伸伸长率，例如，可以从各片切取矩形的试验片，对其在纵向上以一定速度进行拉伸，将对该试验片开始施加载荷的时刻的计量标点距离(在成为伸长率测定的基准的试验片平行部的长度)记为X0，将该试验片断裂，放开载荷的时刻的计量标点距离记为XI，根据下述(I)式求得。断裂拉伸伸长率= XlOO (I)在此公开的非水电解质二次电池的优选一方式中，上述正极片和上述负极片至少一方的断裂拉伸伸长率为4%以上。通过使正极片和负极片至少一方的断裂拉伸伸长率为4%以上，可以切实防止卷绕电极体的屈曲。在此公开的非水电解质二次电池的优选一方式中，上述取向了的负极活性物质为石墨。该情况下，负极活性物质层中所含有的石墨，优选取向为该石墨的采用X射线衍射法得到的(110)面和(004)面的峰强度比为0.5以上的状态而存在。例如，在以负极活性物质层的表面作为测定面入射了 X射线的X射线衍射中，{ (110)/ (004)}面的强度比为0.5以上较合适，更优选为0.7以上，进一步优选为1.4以上，特别优选为2.0以上。该情况下，石墨的层面相对于负极集电体大致垂直地强烈取向，因此电子的传导通路变短，可以使负极片的电子传导性提高。因此，通过采用以如上所述的峰强度比取向了的石墨作为负极活性物质，可以降低锂二次电池的电池电阻。另外，该情况下，由于负极片的面方向的膨胀收缩特别大，所以通过采用满足上述断裂拉伸伸长率值的构成来防止卷绕电极体的屈曲的由本专利技术的构成所带来的效果可以特别好地发挥。优选的是，上述取向了的负极活性物质通过磁场取向被取向为规定方向。在此公开的非水电解质二次电池的优选一方式中，上述负极集电体为厚度10 μ m以上的电解铜箔。电解铜箔与轧制铜箔相比延展性高，因此通过采用该电解铜箔作为负极集电体，可以得到满足上述断裂拉伸伸长率值(例如2%以上，优选2.5%以上，特别优选2.7%以上)的适宜的负极片。另外，其厚度可以根据用途选择适宜厚度，通常为延伸性良好的10 μ m以上(例如10 25 μ m或其以上)，优选为15 μ m以上，更优选为20 μ m以上，特别优选为25 μ m以上。另一方面，负极集电体过厚时，能量密度变小，有时作为电池性能变低。从兼具能量密度和延伸性的观点出发，负极集电体的厚度优选为约10 20 μ m左右。在此公开的非水电解质二次电池的优选一方式中，上述负极片是将负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：高畑浩二，三桥利彦，和田直之，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：