[發明專利]電化學器件及其電極的制造方法、電化學器件電極的處理裝置

無效

• 申請號: 200810087085.6
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101286557A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 武澤秀治
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/02;H01M10/40
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳建全

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池等電化學器件的電極的制造方法，更詳細地說，涉及可以高精度地補充電極的不可逆容量的、適于批量生產的鋰嵌入量的控制技術。

背景技術

采用鋰的電化學器件由于其理論容量大，所以正在進行作為各種設備的主電源的用途開發。下面作為一個例子，就非水電解質二次電池進行說明。

非水電解質二次電池要求進一步的高容量化。為此，作為負極活性物質，正在謀求從理論容量不足400mAh/g的石墨等碳素材料、向包含具有近10倍的理論容量的硅和錫等材料的轉換。

所有負極活性物質在初期的充放電中，能夠充電的容量和能夠放電的容量產生差別即具有容量損失部分(不可逆容量)。碳素材料也具有這樣的不可逆容量。特別地，為人所知的是含有硅或錫等的高容量材料的不可逆容量較大。一般認為該不可逆容量產生的原因在于，在充電中鋰與電解液或負極活性物質發生副反應而使之鈍化。這樣一來，起因于負極活性物質的不可逆容量結果也使擔負電池容量實體的、作為鋰離子根源的正極的可逆容量損失一部分，從而導致電池容量的降低。

為防止起因于不可逆容量的電池容量的降低，人們提出了預先在負極活性物質中補充鋰的技術方案。具體地說，公開了采用輥轉印等將金屬鋰等的箔片貼附在使用了含有錫等的復合氧化物的負極上的方法。在其后的電池組裝時，通過注入電解液而使鋰嵌入負極活性物質中(例如，國際公開第96/027910號小冊子)。

但在該方法中，欲嵌入負極活性物質中的鋰量遠遠小于以能夠處理的金屬鋰箔厚度的下限值(大約30μm)為基礎的鋰賦予量。為此，實質上部分地設置金屬鋰箔，從而不能在負極中均勻地嵌入鋰。其結果是，引起因膨脹而產生的負極變形和充放電反應的不均勻化。

另外，還公開了如下方法：在含有負極活性物質的合劑層之上，采用真空蒸鍍法等干式成膜法形成金屬鋰等輕金屬層的方法。如果將該負極保存在干燥氣氛或電解液中，則鋰嵌入負極中(例如，特開2005-038720號公報)。

在該方法中，可以通過真空蒸鍍法制造比鋰箔更薄的鋰層本身。但是，因某種原因而使鋰層的厚度偏離所期望的數值也未嘗可知。為此，存在連續生產與期望數值偏差較大的負極的可能性。

進而提出了如下的技術：在電池組裝之前另行制造電化學單元，采用能夠嵌入和脫嵌鋰的對電極對負極進行充電(例如，特開平06-325765號公報)。

在該方法中，可以根據電化學單元的通電量準確地評價應該賦予負極活性物質的鋰量。但是，如果構成這樣的電化學單元，則連續生產變得困難，所以不適合批量生產。

發明內容

本發明涉及一種向負極活性物質補充數量與不可逆容量相當的鋰時，始終準確地把握并控制應該賦予電極前體的鋰量的方法。由此，例如可以批量生產高精度的非水電解質二次電池用負極。本發明的電化學器件的電極的制造方法包括：在能夠嵌入和脫嵌鋰的電極前體上賦予鋰的A步驟、測量嵌入了鋰的電極前體的電阻的B步驟。另外，具體實現這種制造方法的本發明電化學器件的電極的處理裝置包括：在能夠嵌入和脫嵌鋰的電極前體上賦予鋰的鋰賦予部，以及測量嵌入了鋰的電極前體的電阻的第1測量部。

這樣一來，可以通過測量嵌入了鋰的電極前體的電阻，準確地把握在電極前體中所嵌入的鋰量。由此，可以管理或者控制在電極前體中所嵌入的鋰量。為此，如果采用本發明電化學器件的電極的制造方法、處理裝置，則可以批量生產高容量且充放電循環特性優良、并且它們的特性偏差較小的電化學器件。

附圖說明

圖1是表示本發明實施方案的電化學器件的電極的處理裝置之結構的示意圖。

圖2A～圖3B是表示圖1所示的處理裝置的第1測量部的其它結構的示意圖。

圖4是表示采用圖1所示的處理裝置的第1測量部測量的電阻率和實際的鋰嵌入量之間的關系的一個實例的相關圖。

圖5是本發明實施方案的非水電解質二次電池的縱向剖面圖。

具體實施方式

圖1是表示本發明實施方案的電化學器件的電極的處理裝置之結構的示意圖。該處理裝置包括鋰賦予部、第1測量部5、第2測量部6、推測部8和調整部9。第1測量部5和第2測量部6與推測部8連接，調整部9與推測部8和鋰賦予部連接。首先就鋰賦予部的結構進行說明。