[發(fā)明專利]非水電解質(zhì)二次電池用正極、使用其的電池及制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110049234.1
• 申請(qǐng)日: 2011-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN102195028A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 千賀貴信;加藤大輔;井町直希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三洋電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M4/13
• 分類號(hào): H01M4/13;H01M4/62;H01M10/05;H01M4/139;H01M10/058
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非水電解質(zhì)二次電池的改良，尤其是涉及使正極的柔軟性提高、且即使在高容量為特征的電池結(jié)構(gòu)中也可以發(fā)揮高可靠性、生產(chǎn)率的電池結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來，便攜電話、筆記本電腦、PDA等移動(dòng)信息末端的小型和輕量化急速發(fā)展，在作為其驅(qū)動(dòng)電源的電池中被要求更進(jìn)一步高容量化。作為適應(yīng)該要求的二次電池，以能吸藏/放出鋰離子的合金、或者碳材料等作為負(fù)極活性物質(zhì)、以鋰過渡金屬復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)的非水電解質(zhì)二次電池作為具有高能量密度的電池受到注目。

這里，以往的非水電解質(zhì)二次電池的高容量化，通過與容量無關(guān)的電池罐、隔膜、集電體(鋁箔或銅箔)等部件的薄型化、活性物質(zhì)的高填充化(電極填充密度的提高)來實(shí)現(xiàn)。然而，使電極填充密度提高時(shí)，電極的柔軟性會(huì)降低，即便稍微施加應(yīng)力，電極也產(chǎn)生裂紋，或者電池的生產(chǎn)率也降低。另外，由于削減與容量無關(guān)的隔膜或集電體，牽扯容量和成本指標(biāo)，所以需要較厚涂布電極。然而，較厚涂布電極并進(jìn)行壓延時(shí)，極板非常硬且缺乏柔軟性，所以卷繞時(shí)產(chǎn)生正極斷裂等問題。因此，電池的生產(chǎn)率大大降低。

為了解決上述問題，提出了使用平均粒徑不同的2種正極活性物質(zhì)(參照下述專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2)。然而，包含粒徑不同的正極活性物質(zhì)時(shí)，由于反應(yīng)性不同，所以未均勻地發(fā)生充放電反應(yīng)，可能產(chǎn)生循環(huán)特性等的降低。

另外，本發(fā)明中，如后所述，公開了正極的活性物質(zhì)層中含有特定的鋰鹽，通過向電解液中添加這樣的鋰鹽，提高保存特性或循環(huán)特性(參照下述專利文獻(xiàn)3)。然而，對(duì)于向正極的活性物質(zhì)層中添加鋰鹽，在該現(xiàn)有技術(shù)中沒有任何公開，另外對(duì)于由此而得到的正極的柔軟性的提高也沒有任何公開。

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-185887號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2008-235157號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平5-62690號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明的目的在于提供一種不使正極集電體與正極活性物質(zhì)層的附著性降低、并使正極活性物質(zhì)層的柔軟性提高，由此可以提高可靠性和生產(chǎn)率的非水電解質(zhì)二次電池用正極及其制造方法、以及、使用該正極的非水電解質(zhì)二次電池及其制造方法。

用于解決問題的方法

本發(fā)明為了達(dá)成上述目的，其特征在于，在正極集電體的表面形成有正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、和含有下述通式(1)所示的化合物的正極活性物質(zhì)層。

化學(xué)式1

通式(1)

(通式(1)中，n為1～4的整數(shù)，M為金屬元素。)

如上述構(gòu)成，陰離子使用CF₃SO₃^-的電解質(zhì)被添加到正極活性物質(zhì)層中時(shí)，正極富于柔軟性。因此，可以抑制卷繞時(shí)正極斷裂等問題，可以提高使用了正極的非水電解質(zhì)二次電池的可靠性和生產(chǎn)率。這里，關(guān)于該理由雖然不確定，但可以考慮以下示出的理由而得到的結(jié)論。上述陰離子具有吸電子基團(tuán)CF₃，負(fù)電荷難以局部存在。因此，上述陽離子的解離度變高，正極漿料中電解質(zhì)與PVDF相互作用，且上述通式(1)所示的化合物抑制粘結(jié)劑粒子的生長。因此，認(rèn)為在干燥工序中PVDF微細(xì)析出，正極內(nèi)的空隙變多，結(jié)果極板的柔軟性增加。由于這樣的理由，要想達(dá)成提高正極的柔軟性的目的，陽離子的種類沒有限定。

另外，由于上述電解質(zhì)沒有過于抑制粘結(jié)劑的粒子生長，所以可以抑制正極活性物質(zhì)層與正極集電體的附著性降低。

上述通式(1)的M(陽離子)優(yōu)選選自由1A族元素、2A族元素、4A族元素、3B族元素、稀土元素組成的組中的至少1種的金屬元素。

這里，作為1A族元素可例示Li、Na、K，作為2A族元素可例示Mg、Ca、Sr，作為4A族元素可例示Ti、Zr、Hf，作為3B族元素可例示Al、Ga、In，作為稀土元素可例示Sc、Y、La。這是因?yàn)檫@些陽離子由于獲得穩(wěn)定的價(jià)數(shù)，所以可以抑制電池內(nèi)的副反應(yīng)的發(fā)生。

上述通式(1)的M優(yōu)選選自由鋰、鈉、鎂、和鑭組成的組中的至少1種金屬元素。

這是由于使用這些陽離子、和陰離子的CF₃SO₃^-的電解質(zhì)廉價(jià)且容易獲得。

前述通式(1)的M優(yōu)選鋰。

這是因?yàn)槿鬗為鋰，則電解質(zhì)在溶解于電解液后能夠有助于充放電反應(yīng)。

上述粘結(jié)劑優(yōu)選為具有偏氟乙烯單元的氟樹脂。