[發(fā)明專利]非水電解液二次電池的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580049810.5
• 申請日: 2005-12-08
• 公開（公告）號: CN101180761A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 本田仁彥;安田清隆;坂口善樹
• 申請（專利權(quán)）人: 三井金屬礦業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M4/40;H01M4/02;H01M4/48;H01M4/38;H01M4/62
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陳建全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰二次電池等非水電解液二次電池的制造方法。

背景技術(shù)

作為鋰離子二次電池的負(fù)極，廣泛使用的是將含石墨等碳材料的合劑涂覆于銅箔等集電體上而得到的負(fù)極。近年來，碳材料的鋰嵌入性能已達(dá)到近似于理論值的水平，為了使鋰離子二次電池的容量大幅度提高，要求開發(fā)出新型的負(fù)極活性物質(zhì)。作為這種負(fù)極活性物質(zhì)，提出了硅類材料或錫類材料。

例如，為了得到高電壓、高能量密度而且大電流下的充放電特性優(yōu)良的鋰離子二次電池，有提案提出了將通過電化學(xué)反應(yīng)而使鋰嵌入的硅粒子作為負(fù)極活性物質(zhì)使用(參照美國專利第5556721號說明書)。將硅粒子加壓成型成為小球狀的形態(tài)，然后在其上包層鋰箔，得到負(fù)極。將該負(fù)極組裝到電池中，在非水電解液的存在下，利用在鋰和硅粒子之間所形成的局部電池反應(yīng)，使鋰嵌入在硅粒子中。但是，在該負(fù)極中，由于因充放電引起的膨脹收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力使硅粒子微粉化，從負(fù)極脫落。此外還有撓曲顯著的不良情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種非水電解液二次電池的制造方法，其中，使隔膜介于包含硅類材料的部件和正極之間，并且使金屬鋰層介于隔膜和所述部件之間，在該狀態(tài)下進(jìn)行規(guī)定時間的老化，使鋰嵌入硅類材料中。

附圖說明

圖1是表示按照本發(fā)明的制造方法的一個實(shí)施方式制造的非水電解液二次電池之一例的示意圖。

圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)是表示負(fù)極前體的制造方法的工序圖。

圖3是表示本發(fā)明制造方法的一實(shí)施形態(tài)的示意圖。

圖4是表示使用了在實(shí)施例和比較例中得到的負(fù)極的二次電池的第二次循環(huán)的充放電曲線的圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)其優(yōu)選的實(shí)施方式參照附圖來說明本發(fā)明。在圖1中示意地表示按照本發(fā)明的制造方法的一個實(shí)施方式制造的非水電解液二次電池的一個例子。本實(shí)施方式的電池10具有正極20和負(fù)極30。它們隔著隔膜40相對向。兩極間用非水電解液充滿。

正極20是例如在集電體的一個面上使正極合劑干燥后，進(jìn)行輥壓延、擠壓而得到的。正極合劑是將正極活性物質(zhì)以及根據(jù)需要將導(dǎo)電材料和粘合劑懸濁在適當(dāng)?shù)娜軇┲羞M(jìn)行調(diào)制而成的。作為正極活性物質(zhì)，可以使用鋰鎳氧化物、鋰錳復(fù)合氧化物、鋰鈷復(fù)合氧化物等目前公知的正極活性物質(zhì)。作為隔膜40，例如可以使用合成樹脂制無紡布、聚乙烯多孔薄膜、聚丙烯多孔薄膜等。非水電解液由將作為支持電解質(zhì)的鋰鹽溶解在有機(jī)溶劑中而得到的溶液構(gòu)成。作為鋰鹽，例如有LiClO₄、LiAlCl₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiSbF₆、LiSCN、LiCl、LiBr、LiI、LiCF₃SO₃、LiC₄F₉SO₃、LiBF₄等。

負(fù)極30具備集電體31和位于其一個面上的活性物質(zhì)層32。活性物質(zhì)層32含有嵌入了鋰的硅類材料的粒子33。在活性物質(zhì)層32中，鋰化合物形成能力低的金屬材料34浸透在粒子33之間。所謂“鋰化合物形成能力低”，是指與鋰不形成金屬間化合物或固溶體，或者即使形成，鋰也是微量的或非常不穩(wěn)定。金屬材料34優(yōu)選浸透活性物質(zhì)層32的整個厚度方向。而且，優(yōu)選在浸透的金屬材料34中存在粒子33。即，粒子33優(yōu)選被金屬材料34包埋。由此可以防止粒子33的脫落。另外，由于可以通過在活性物質(zhì)層32中浸透的金屬材料34確保集電體31和粒子33之間的導(dǎo)電性，所以有效地防止了電性孤立的粒子33生成，可以確保集電功能。其結(jié)果是抑制了作為負(fù)極的功能降低。還可以謀求負(fù)極的長壽命化。

浸透在活性物質(zhì)層32中的鋰化合物形成能力低的金屬材料34優(yōu)選將活性物質(zhì)層32在其厚度方向貫穿。由此，通過金屬材料34將粒子33和集電體31可靠地電導(dǎo)通，進(jìn)一步提高作為負(fù)極整體的導(dǎo)電性。金屬材料34浸透到活性物質(zhì)層32的整個厚度方向可通過將該金屬材料34作為測定對象的電子顯微鏡圖像來確認(rèn)。金屬材料34通過電鍍而浸透到粒子33之間。通過電鍍使金屬材料34浸透的方法的詳細(xì)說明記載在本申請人以前的申請即美國專利申請10/522791和與其相應(yīng)的JP3612669B1中。