[發明專利]鋰二次電池的制造方法和鋰二次電池

有效

• 申請號: 200980130297.0
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN102113162A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 八木弘雅;本田和義
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M4/02;H01M4/04;H01M4/38;H01M4/50;H01M4/52
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;田欣

技術領域

本發明涉及鋰二次電池的制造方法和鋰二次電池。

背景技術

近年，便攜式設備的小型化和多功能化在發展，隨之迫切希望作為便攜式設備電源的電池高容量化。現在，在鋰二次電池中主要使用的負極活性物質即碳的理論容量為372mAh/g。正進行著使用硅、鍺、錫等的與鋰合金化的元素來作為能夠比碳高容量化的活性物質的負極的開發。尤其是，具有4200mAh/g的理論容量的硅被視為有希望。

當使用含有硅等的與鋰合金化的元素的材料作為負極活性物質時，由于通過充放電吸藏和釋放鋰，因此負極活性物質大大地膨脹和收縮。與此相對，集電體基本上不伸縮。因此，反復充放電時負極活性物質從集電體剝離而變得無助于充放電。另外，在負極活性物質膨脹時，集電體超出彈性變形區域而伸長，作為其結果，負極發生變形(彎曲)。負極的變形也直接導致電池容量的降低，因此不優選。

為了解決該問題，例如日本特開2005-196970號公報曾公開了通過斜向蒸鍍在集電體上形成由負極活性物質構成的柱狀體的方案。所謂斜向蒸鍍，是改良蒸鍍源、蒸鍍面和掩模的配置以使得來自蒸鍍源的粒子相對于蒸鍍面傾斜地入射的蒸鍍技術。通過斜向蒸鍍可在相鄰的柱狀體之間形成間隙，因此能夠某種程度上抑制由負極活性物質的膨脹和收縮導致的負極的變形。但是，即使通過斜向蒸鍍也不一定能夠將負極的變形減小到能夠滿意的水平。

在日本特開2006-260928號公報中，作為抑制充電時的負極變形的技術，公開了在電池組裝前機械地拉伸負極的方案。然而，為了機械地拉伸電極，必須對集電體施加拉伸載荷直到超出彈性變形區域而接近于斷裂強度的塑性變形區域。即，難以控制伸長量，難以適用于大量生產。

另一方面，已知以補償不可逆容量和改善充放電循環特性為目的，在電池組裝前預先使負極活性物質層吸藏鋰的技術(例如日本特開2004-303597號公報和日本專利第3991966號公報)。在日本專利第3991966號公報的段落0014中，記載了通過預先使負極活性物質層吸藏鋰，能夠緩和由于伴隨著充放電的負極活性物質層的膨脹和收縮而施加給負極集電體的應力的內容。

然而，若預先使負極活性物質層吸藏鋰，則在電池組裝時正極和負極兩者會存在鋰。這意味著能夠在正極與負極之間移動的鋰量減少，即充放電容量減少。根據預先使負極吸藏的鋰的量，也存在充放電容量大幅度地減少的可能性。另外，也存在在充放電時過剩的鋰在正極或負極的表面析出的可能性。

專利文獻1：日本特開2005-196970號公報

專利文獻2：日本特開2006-260928號公報

專利文獻3：日本特開2004-303597號公報

專利文獻4：日本專利第3991966號公報

發明內容

本發明是鑒于上述狀況而完成的，其目的在于提供可以抑制負極的變形使其較小、并且高容量的鋰二次電池。本發明的目的還在于提供該鋰二次電池的制造方法。

即，本發明提供一種鋰二次電池的制造方法，該制造方法包括：

在負極集電體上形成含有選自硅、鍺和錫中的至少一種元素的負極活性物質層的工序；

通過在上述負極活性物質層上形成鋰金屬層來準備負極的工序；

準備具有在正極集電體上形成有正極活性物質層的構成的正極的工序，所述正極活性物質層含有由通式Li_1-xMO₂表示的復合氧化物，其中，0.2≤x≤0.6，M包含選自鈷、鎳和錳中的至少一種過渡金屬；和

使用上述負極、上述正極以及隔板組裝鋰二次電池的工序。

另一方面，本發明提供一種鋰二次電池，該鋰二次電池具備：

負極，該負極具有負極集電體、和設置于上述負極集電體上并且含有選自硅、鍺和錫中的至少一種元素的負極活性物質層；

正極，該正極具有正極集電體、和設置于上述正極集電體上并且含有鋰復合氧化物的正極活性物質層，

配置于上述負極與上述正極之間的隔板，

關于上述隔板的厚度方向，存在上述負極活性物質層與上述正極活性物質層對向的第1區域、和上述負極活性物質層不與上述正極活性物質層對向的第2區域，