非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术涉及的非水电解质二次电池（100）是具备正极（10）、负极（20）、夹在正极（10）与负极（20）之间的间隔件（40）和非水电解液的非水电解质二次电池。在正极（10）和负极（20）中的至少一个电极（10）与间隔件（40）之间进一步具备多孔耐热层（42）。多孔耐热层（42）含有粘结剂（46）和由无机材料构成的中空粒子（44）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池
本专利技术涉及非水电解质二次电池，特别涉及在电极与间隔件之间具备多孔耐热层而成的非水电解质二次电池。
技术介绍
近年来，锂二次电池、镍氢电池以及其他二次电池（蓄电池）作为车载用电源、或个人电脑和移动终端的电源，其重要性正在提高。特别是轻且能够得到高能量密度的锂二次电池优选用作车载用高输出电源。在这种锂二次电池的一种典型的构成中，具备正极、负极、和夹在正极与负极之间的多孔的间隔件。间隔件起到防止正极和负极的接触所伴随的短路，并且通过使电解质浸入该间隔件的空孔内而形成两电极间的离子传导通路的作用。以往，作为间隔件，一直使用由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等构成的多孔的树脂片。上述间隔件由于为多孔的，所以如果温度升高则引起热收缩。利用这点发挥切断功能。但是，如果热收缩的程度大，则发生由破膜等引起的局部短路，而且短路可能会由此处进一步扩大。因此，为了防止间隔件的热收缩，提出了在间隔件的表面形成多孔耐热层的技术（专利文献1等）。另外，为了阻止间隔件在热收缩时正极和负极直接接触，还研究了在正极或负极的表面形成多孔耐热层的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利申请公开第2008-300362号公报
技术实现思路
然而，作为车辆的动力源使用的锂二次电池（例如，搭载于并用锂二次电池和像内燃机等这样工作原理不同的其他动力源作为动力源的混合动力车辆、电动汽车的锂二次电池）作为驱动用电源要求高输出。对于在上述间隔件或电极的表面形成多孔耐热层的锂二次电池而言，为了实现高输出化，重要的是提高多孔耐热层的离子透过性。从高输出化的观点考虑，优选多孔耐热层的空孔率大。在专利文献1中，记载了使多孔耐热层的空孔率为40%～60%。然而，如果只是单纯地增大多孔耐热层的空孔率，则多孔耐热层与间隔件或电极的接触面积变小，因此在多孔耐热层与间隔件或电极之间得不到充分的密合力，多孔耐热层可能会从间隔件或电极剥离。本专利技术是鉴于上述各方面而进行的，其主要目的是在上述具备多孔耐热层的非水电解质二次电池中，提供一种具有优异的高速率特性且耐久性好的非水电解质二次电池。本专利技术涉及的非水电解质二次电池具备正极、负极、夹在上述正极与上述负极之间的间隔件以及非水电解液（液态的非水电解质）。在上述正极和上述负极中的至少一方的电极与上述间隔件之间进一步具备多孔耐热层。上述多孔耐热层含有粘结剂和由无机材料构成的中空粒子。在优选的一个方式中，含有上述中空粒子的多孔耐热层形成于间隔件的至少一个表面。上述多孔耐热层也可以形成于正极和负极中的至少一方的电极的表面。在此，中空粒子是指具有中空结构的粒子，所述中空结构具有外壳和在其内侧形成的中空部（空洞）。对所述中空粒子而言，典型的是外壳有贯通孔，换言之，外壳不密闭中空部，通过该贯通孔能够在中空粒子的外部与中空部之间进行物质移动。另外，“多孔耐热层的孔隙率”是指在多孔耐热层内形成的空孔的体积相对于多孔耐热层的表观体积的比率。在此，形成于多孔耐热层内的空孔的体积可包括多孔耐热层中在中空粒子的外部形成的空孔（典型的是粒子间的间隙）的体积、和在中空粒子的内部形成的空孔（典型的是中空部）的体积。根据上述构成，由于多孔耐热层含有粒子内部具有空洞的中空粒子，所以能够在不扩大中空粒子间的间隙的情况下增大孔隙率。因此，与使用现有的中实粒子的情况相比，能够同等程度地维持与间隔件或电极的密合性，并且能够提高多孔耐热层的离子透过性。因此，根据本专利技术，能够提供具有优异的高速率特性（例如，高速率循环试验这种高速率循环引起的电阻上升的抑制、高速率放电性能的提高等中的至少一个）且多孔耐热层不易剥离的耐久性好的非水电解质二次电池。在此处公开的非水电解质二次电池的优选的一个方式中，上述中空粒子的中空度为3%～30%。由此，能够构建稳定发挥更高性能的非水电解质二次电池。如果上述中空度过小，则在中空部的保液量下降，所以伴随上述中空化的电池性能提高效果变得不充分。另一方面，如果中空度过大，则粒子本身的强度容易不足，因此有时因在电池的制造过程中施加的应力、伴随电池的充放电引起电极活性物质层体积变化而施加的应力导致中空粒子的结构崩坏，无法发挥所希望的效果。此外，中空粒子的中空度是指中空部的体积相对于中空粒子的表观体积的比率，例如，可以利用扫描式电子显微镜（ScanningElectronMicroscope：SEM）观察上述粒子的截面（典型的是粒子截面的外径变成最大时的截面），由该截面SEM图像测定粒子整体的截面积（即外核和中空部总计的截面积）和仅中空部的截面积，由下述式（1）求出。中空度（%）＝（r3/R3）×100（1）在此，上述式（1）中的R是具有与上述测定的粒子整体的截面积相同的面积的理想圆（真圆）的半径，上述r是具有与仅中空部的截面积相同的面积的理想圆（真圆）的半径。即，作为测定对象的中空粒子（典型的是粉末）的中空度是通过对构成该粉末的各中空粒子测定由上述式（1）算出的中空度而求得的。作为上述中空度，可优选采用对至少20～30个中空粒子进行上述测定而得的结果的算术平均值。在此处公开的非水电解质二次电池的优选的一个方式中，上述中空粒子的平均粒径（在此指中值粒径（D50）。以下相同。）为0.5μm～1μm。根据具有所述构成的中空粒子，能够更稳定地发挥良好的电池性能。例如，若平均粒径与0.5μm相比过小，则难以调整成任意的中空度，中空度的偏差变大，并且伴随上述中空化的电池性能提高效果会有下降趋势。另一方面，若平均粒径与1μm相比过大，则该粒子的强度往往不足，抗压强度会有下降趋势。应予说明，中空粒子的平均粒径可以利用该领域中公知的方法，例如基于激光衍射散射法的测定来求出。在此处公开的非水电解质二次电池的优选的一个方式中，上述多孔耐热层的孔隙率为45%以上。根据所述构成，能够构建高速率特性更优异的非水电解质二次电池，并且中空粒子的中空部有助于上述孔隙率的数值，与使用现有的中实粒子（即仅利用粒子间的间隙）实现同等程度的孔隙率的情况相比，能够使多孔耐热层与间隔件或电极的密合性更良好。因此，得到多孔耐热层不易从间隔件或电极剥离的耐久性优异的非水电解质二次电池。在此处公开的非水电解质二次电池的优选的一个方式中，上述多孔耐热层形成于上述间隔件的至少一个表面。根据所述构成，能够利用多孔耐热层的形状保持力有效抑制间隔件的热收缩。上述中空粒子的材料没有特别限定，可以由选自氧化铝、氧化镁、氧化锆、二氧化硅、勃姆石以及氧化钛中的至少一种无机化合物构成。从高熔点且耐热性优异的角度出发，这些无机化合物优选用作适合本专利技术的目的的中空粒子。从容易进行中空化这样的观点考虑，这些无机化合物也优选。此处公开的任意的非水电解质二次电池例如具有优异的高速率特性、且耐久性好，因此优选作为搭载于汽车等车辆的非水电解质二次电池（例如锂二次电池）。因此根据本专利技术，能够提供例如搭载非水电解质二次电池（可以是连接多个非水电解质二次电池而成的电池组的形态）作为动力源（典型的是混合动力车辆或电动车辆的动力源）的车辆（例如汽车）。附图说明图1是示意地表示本专利技术的一个实施方式中使用的卷绕电极体的主要部位的截面图。图2是示意地表示本专利技术的一个实施方式中使用的间隔件和多孔耐热层的截面图。图3是示意地表示本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，具备正极、负极、夹在所述正极与所述负极之间的间隔件、和非水电解液，进一步具备多孔耐热层，其配置在所述正极和所述负极中的至少一方的电极与所述间隔件之间，所述多孔耐热层含有粘结剂和由无机材料构成的中空粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水电解质二次电池，具备正极、负极、夹在所述正极与所述负极之间的间隔件、和非水电解液，进一步具备多孔耐热层，其配置在所述正极和所述负极中的至少一方的电极与所述间隔件之间，形成于所述间隔件的表面，所述多孔耐热层含有粘结剂和由无机材料构成的中空粒子，所述中空粒子具有以连接中空部和外部的方式贯通外壳的贯通孔，所述中空粒子的平均粒径为0.5μm～0.98μm。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：上木智善，岛村治成，福本友祐，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：