[發(fā)明專利]負(fù)電極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410092392.9
• 申請(qǐng)日: 2014-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN104078683B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石橋充;巖崎拓哉;安田一浩;吉田賴司;稻垣浩貴;高見則雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社東芝
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

相關(guān)申請(qǐng)的交叉索引

本申請(qǐng)基于2013年3月26日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)?013-063424，并要求其優(yōu)先權(quán)益；其整體內(nèi)容以文獻(xiàn)形式在此引入。

技術(shù)領(lǐng)域

這里所述實(shí)施方案大體涉及負(fù)電極、非水性電解質(zhì)電池和電池組。

背景技術(shù)

具有單斜晶系β-型結(jié)構(gòu)的氧化鈦?zhàn)罱鳛楦呷萘控?fù)電極材料吸引了很多關(guān)注。具有尖晶石結(jié)構(gòu)(Li₄Ti₅O₁₂)的鈦酸鋰可以吸收/釋放的鋰離子的個(gè)數(shù)，已經(jīng)可行的，是每個(gè)化學(xué)分子式有三個(gè)。為此，可吸收/釋放的鋰離子的個(gè)數(shù)是每個(gè)鈦離子為3/5個(gè)，最大值理論上為0.6。具有尖晶石結(jié)構(gòu)的該鈦酸鋰具有理論容量為約170mAh/g。

相反，具有單斜晶系β-型結(jié)構(gòu)的氧化鈦可吸收/釋放鋰離子的個(gè)數(shù)最大為每個(gè)鈦離子一個(gè)。因此該氧化鈦提供的理論容量高達(dá)約330mAh/g且可逆容量高達(dá)約240mAh/g。所以希望開發(fā)使用具有單斜晶系β-型結(jié)構(gòu)氧化鈦的高容量電池。

然而，當(dāng)單獨(dú)使用具有單斜晶系β-型結(jié)構(gòu)的氧化鈦時(shí)，電極和集電體之間的粘結(jié)差，其不利地使得提高電極材料層的密度變得困難。

概述

根據(jù)一實(shí)施方案，提供了負(fù)電極。該負(fù)電極包括負(fù)電極層。該負(fù)電極層包含鈦復(fù)合氧化物和羧甲基纖維素化合物。該羧甲基纖維素的醚化度為1或以上，且為2或以下。該負(fù)電極層密度為2.2g/cm³或以上。

根據(jù)一實(shí)施方案，提供了可實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異循環(huán)壽命的非水性電解質(zhì)電池的負(fù)電極。

附圖說明

圖1為根據(jù)第一實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)施例的負(fù)電極的剖面示意圖；

圖2為根據(jù)第二實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)施例的非水性電解質(zhì)電池的剖面示意圖；

圖3為圖2的A部分的放大的剖面示意圖；

圖4為根據(jù)第三實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)施例的電池組的分解透視圖；

圖5為顯示如圖4所示電池組的電路的框圖；

圖6為通過繪制制造實(shí)施例1、制造實(shí)施例2、制造實(shí)施例5、對(duì)比制造實(shí)施例1、和對(duì)比制造實(shí)施例3中根據(jù)按壓力負(fù)電極層密度的改變而得到的圖；及

圖7為顯示實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例的循環(huán)壽命特性測(cè)試結(jié)果的圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖解釋實(shí)施方案。這里，用相同符號(hào)表示對(duì)所有實(shí)施方案都相同的結(jié)構(gòu)，并將省略重復(fù)解釋。而且，每個(gè)附圖都是用來解釋實(shí)施方案的典型視圖，用以增進(jìn)對(duì)實(shí)施方案的理解。盡管有的部件與實(shí)際裝置在形狀、尺寸和比例上不同，可以通過考慮下述解釋及已知技術(shù)對(duì)這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)改變。

（第一實(shí)施方案）

根據(jù)第一實(shí)施方案，提供了負(fù)電極。該負(fù)電極包括負(fù)電極層。該負(fù)電極層包含鈦復(fù)合氧化物和羧甲基纖維素化合物。該羧甲基纖維素的醚化度為1或以上，且為2或以下。該負(fù)電極層密度為2.2g/cm³或以上。

當(dāng)鈦復(fù)合氧化物被用作負(fù)電極時(shí)，有必要提高含負(fù)電極活性材料的層，即負(fù)電極層，的密度以得到足夠的電池容量。然而，當(dāng)負(fù)電極層的密度被提高時(shí)，負(fù)電極層與負(fù)電極集電體之間的粘結(jié)差，其不利地導(dǎo)致負(fù)電極層的剝離。具體而言，當(dāng)在生產(chǎn)過程中負(fù)電極被過度按壓以提高負(fù)電極層的密度時(shí)，負(fù)電極層與負(fù)電極集電體之間的粘結(jié)會(huì)變差。結(jié)果，負(fù)電極層可輕易地從負(fù)電極集電體上剝離。鈦復(fù)合氧化物，特別是單斜晶系β-型結(jié)構(gòu)的鈦復(fù)合氧化物，在電池充/放電過程中顯著伸縮。因此，含單斜晶系β-型結(jié)構(gòu)的鈦復(fù)合氧化物的負(fù)電極層的體積在很大程度上因電池的充/放電而改變。結(jié)果，促進(jìn)了負(fù)電極層從負(fù)電極集電體上的剝離。在含有負(fù)電極層易于從集電體上剝離的電極的電池中，輸入/輸出特性顯著降低。因上述原因，通常，使用鈦復(fù)合氧化物的負(fù)電極層的密度不能被提高至2.2g/cm³或以上。

同時(shí)，當(dāng)負(fù)電極使用碳作為負(fù)電極活性材料時(shí)，可以使用醚化度0.8或以下的水溶性聚合物以提高負(fù)電極的內(nèi)聚力。該醚化度0.8或以下的水溶性聚合物可能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)將該水溶性聚合物與碳材料混合時(shí)，可增強(qiáng)碳材料之間的粘合力。所以，對(duì)于利用碳作為負(fù)電極活性材料的負(fù)電極，通常使用醚化度0.8或以下的水溶性聚合物。

密度2.0g/cm³或以下的碳電極通常被用作傳統(tǒng)的碳電極。

同時(shí)，根據(jù)第一實(shí)施方案的負(fù)電極含有密度2.2g/cm³或以上的負(fù)電極層。