[發(fā)明專利]鋰離子二次電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380029588.7
• 申請(qǐng)日: 2013-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN104364957B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 川崎大輔;須藤信也
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本電氣株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M10/052
• 分類號(hào): H01M10/052;H01M2/02;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0567;H01M10/0585
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 楊海榮,穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及鋰離子二次電池，且特別涉及使用含非碳質(zhì)活性材料的負(fù)極和氟化醚電解液的鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

隨著筆記本電腦、移動(dòng)電話、電動(dòng)汽車等市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，已經(jīng)期望得到高能量密度的二次電池。提供高能量密度二次電池的方法包括，例如使用大容量的負(fù)極材料和使用穩(wěn)定性優(yōu)異的非水電解液。

專利文獻(xiàn)1公開了使用硅氧化物或硅酸鹽作為二次電池的負(fù)極活性材料。專利文獻(xiàn)2公開了具有活性材料層的二次電池負(fù)極，所述活性材料層含有能夠吸藏和放出鋰離子的碳材料粒子、能夠與鋰形成合金的金屬粒子、和能夠吸藏和放出鋰離子的氧化物粒子。專利文獻(xiàn)3公開了通過對(duì)具有其中微晶硅分散在硅化合物中的結(jié)構(gòu)的粒子的表面用碳包覆而形成的二次電池負(fù)極材料。專利文獻(xiàn)4和專利文獻(xiàn)5公開了對(duì)包覆有碳的硅-硅氧化物復(fù)合物以鋰進(jìn)行摻雜的技術(shù)。

專利文獻(xiàn)6和專利文獻(xiàn)7公開了在負(fù)極活性材料含有硅的情況下，將通過加熱而產(chǎn)生脫水縮合反應(yīng)的熱固性樹脂和聚酰亞胺用作負(fù)極用粘合劑。專利文獻(xiàn)8公開了含有氟化醚的非水電解液。專利文獻(xiàn)9公開了在負(fù)極活性材料含有硅的情況下，含有氟化醚的非水電解液被用作很少產(chǎn)生二氧化碳的電解液。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平6-325765號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2003-123740號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2004-47404號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2011-222151號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開2011-222153號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：日本特開2004-22433號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)7：日本特開2008-153117號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)8：日本特開平11-26015號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)9：日本特開2011-96637號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

然而，專利文獻(xiàn)1中描述的使用硅氧化物作為負(fù)極活性材料的二次電池存在如下問題：如果二次電池在45℃以上充電或放電，因充放電循環(huán)導(dǎo)致的容量衰減顯著增加。專利文獻(xiàn)2中描述的二次電池因?yàn)槿N成分具有不同的充放電電位，因此在吸藏和放出鋰時(shí)對(duì)于減少整個(gè)負(fù)極的體積變化是有效的。但在專利文獻(xiàn)2中，對(duì)于許多點(diǎn)沒有進(jìn)行充分研究，比如三種成分在共存狀態(tài)中的關(guān)系，或者在鋰離子二次電池的形成中不可缺少的粘合劑、電解液、電極元件結(jié)構(gòu)和外包裝。在專利文獻(xiàn)3中描述的二次電池負(fù)極材料對(duì)于減少整個(gè)負(fù)極的體積變化也是有效的。但在專利文獻(xiàn)3中，對(duì)于許多點(diǎn)沒有進(jìn)行充分研究，比如在鋰離子二次電池的形成中不可缺少的粘合劑、電解液、電極元件結(jié)構(gòu)和外包裝。專利文獻(xiàn)4和專利文獻(xiàn)5中描述的二次電池負(fù)極材料也可以提高二次電池的能量密度。然而，對(duì)于許多點(diǎn)沒有進(jìn)行充分研究，比如在鋰離子二次電池的形成中不可缺少的粘合劑、電解液、電極元件結(jié)構(gòu)和外包裝。

在專利文獻(xiàn)6和專利文獻(xiàn)7中描述了負(fù)極用粘合劑。然而，對(duì)負(fù)極活性材料的狀態(tài)研究不足。另外，對(duì)于許多點(diǎn)沒有進(jìn)行充分研究，比如在鋰離子二次電池的形成中不可缺少的電解液、電極元件結(jié)構(gòu)和外包裝。在專利文獻(xiàn)8和專利文獻(xiàn)9中描述了含有氟化醚的電解液。然而，對(duì)于在使用含硅負(fù)極活性材料制備二次電池之前與鋰化合物反應(yīng)的情況沒有進(jìn)行研究。

特別地，雖然使用硅和硅氧化物作為負(fù)極活性材料的鋰離子二次電池具有高容量，但在初次充電時(shí)不可逆改變的容量比率高。如果充電-放電在高溫環(huán)境下進(jìn)行，則二次電池膨脹并且容量保持率減少。這種循環(huán)特性的劣化已經(jīng)成為一個(gè)問題并且已經(jīng)期望開發(fā)技術(shù)解決此問題。

因而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式旨在提供具有高能量密度和良好的高溫循環(huán)特性的二次電池。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及鋰離子二次電池、且涉及所述鋰離子二次電池的制造方法，所述鋰離子二次電池具有：其中正極和負(fù)極彼此相向配置的電極元件、電解液、和收容所述電極元件及所述電解液的外包裝，其中所述負(fù)極是通過使用其中鋰被摻雜進(jìn)如下第一負(fù)極活性材料而得到的第二負(fù)極活性材料形成，所述第一負(fù)極活性材料含有：能夠與鋰形成合金的金屬(a)、能夠吸藏和放出鋰離子的金屬氧化物(b)、及能夠吸藏和放出鋰離子的碳材料(c)，

且所述電解液含有由下式(1)表示的氟化醚化合物:

Ra-O-Rb (1)，

其中Ra和Rb各自獨(dú)立地表示烷基或氟取代的烷基，并且Ra和Rb中的至少一個(gè)是氟取代的烷基。

有益效果