[發(fā)明專(zhuān)利]鋰二次電池及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380046044.1
• 申請(qǐng)日: 2013-08-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104603990B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 神谷正人;齋藤平;鳶島真一;森本英行;海野雅史
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/13
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/13;H01M4/139;H01M10/052;H01M10/0567;H01M10/058
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所11247
• 代理人: 段承恩,李照明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰二次電池及其制造方法。本申請(qǐng)要求在2012年9月5日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2012-195246的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式被并入本說(shuō)明書(shū)中。

背景技術(shù)

鋰二次電池輕量且可得到高能量密度，因此，可優(yōu)選用作個(gè)人計(jì)算機(jī)或便攜終端等所謂的便攜式電源、車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電源。特別是作為電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)等車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)用高輸出電源的重要性高。在這樣的鋰二次電池中，出于提高循環(huán)特性等目的，提出了在非水電解液中添加環(huán)狀硅氧烷的方案。作為公開(kāi)有這種技術(shù)的文獻(xiàn)，可以舉出專(zhuān)利文獻(xiàn)1～4。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2004-071458號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2009-163939號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2007-227368號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)4：日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2006-066095號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

然而，鋰二次電池等非水電解液二次電池中，非水電解液中所含的成分(例如支持電解質(zhì)或非水溶劑)的一部分在充電時(shí)被分解，并且在負(fù)極活性物質(zhì)的表面形成含有其分解物的被膜(Solid Electrolyte Interphase膜；以下也稱(chēng)作“SEI膜”。)。這樣的SEI膜處于因在電池充電了的狀態(tài)下保存、反復(fù)充放電而其形成會(huì)進(jìn)一步發(fā)生的傾向。由此，如果過(guò)剩地形成SEI膜，則負(fù)極的電阻提高，可能存在容量維持率等電池性能降低的情況。另外，在SEI膜中，電池內(nèi)的鋰的一部分可以作為例如LiF、Li₂O等鋰化合物而被取得并固定。另外，SEI膜的過(guò)剩形成可能會(huì)成為鋰二次電池的電池容量降低的主要因素。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載了，作為環(huán)狀硅氧烷使用含有六甲基環(huán)三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三乙烯基環(huán)三硅氧烷、或1,3,5-三甲基-1,3,5-三苯基環(huán)三硅氧烷的電解液，從而與使用不含這種環(huán)狀硅氧烷的電解液的鋰二次電池相比，初始輸出及高溫充放電循環(huán)后的輸出提高。另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中使用組成中含有六甲基環(huán)三硅氧烷或六甲基二硅氧烷(鏈狀硅氧烷)的電解液。但是，根據(jù)本發(fā)明者們的研究，使用這些環(huán)狀硅氧烷或鏈狀硅氧烷，不能得到抑制因反復(fù)充放電而導(dǎo)致的電池容量降低的效果(例如使容量維持率提高的效果)，或者該效果不充分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于這樣的情況而做出的，其目的在于，提供一種相對(duì)于反復(fù)充放電而維持容量的性能得到改善的鋰二次電池。另一目的在于，提供一種具有這種改善了的性能的鋰二次電池的制造方法。

用于解決課題的手段

為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種具備正極、負(fù)極和非水電解質(zhì)的鋰二次電池。在構(gòu)成該鋰二次電池的負(fù)極的表面存在環(huán)狀硅氧烷和/或其反應(yīng)生成物。該環(huán)狀硅氧烷可以為側(cè)鏈具有至少1個(gè)二甲基甲硅烷氧基的含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷。

這種結(jié)構(gòu)的鋰二次電池由于在負(fù)極表面存在所述含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷和/或其反應(yīng)生成物，從而可以有效地抑制反復(fù)充放電導(dǎo)致的容量降低。

作為所述環(huán)狀硅氧烷，可優(yōu)選采用下述式(1)所示的含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷，

式(1)中，R¹和R²相同或不同，R¹和R²分別選自氫原子和碳原子數(shù)1～12的有機(jī)基團(tuán)，R¹和R²中的至少一者含有二甲基甲硅烷氧基，n為3～10的整數(shù)。

這里所公開(kāi)的鋰二次電池例如可使用含有0.01～20質(zhì)量％的所述含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷的非水電解質(zhì)來(lái)構(gòu)建。根據(jù)這種鋰二次電池，可以很好地發(fā)揮負(fù)極表面存在所述含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷和/或其反應(yīng)生成物的效果。

根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造鋰二次電池的方法。該方法包含以下工序：準(zhǔn)備正極、準(zhǔn)備負(fù)極、以及至少向所述負(fù)極供給環(huán)狀硅氧烷。這里，所述環(huán)狀硅氧烷可以是側(cè)鏈具有至少1個(gè)二甲基甲硅烷氧基的含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷。

像這樣使用含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷得到的鋰二次電池，例如與代替所述含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷而使用側(cè)鏈僅為烷基的環(huán)狀硅氧烷的鋰二次電池、或代替所述含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷而使用鏈狀硅氧烷的鋰二次電池相比，可以顯示更高的容量維持率。

作為所述含有硅烷氧基側(cè)鏈的環(huán)狀硅氧烷，例如可優(yōu)選采用所述式(1)所示的化合物。