[發明專利]非水電解質二次電池

有效

• 申請號: 201480018384.8
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN105103340B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 宮本健史;松崎生馬;本田崇;萩山康介
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M2/02;H01M4/36;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0566;H01M10/0585
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,李茂家

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池。

背景技術

近年來，以環境保護運動的高漲作為背景，正在進行電動汽車(EV)、混合動力電動汽車(HEV)、及燃料電池車(FCV)的開發。作為這些汽車的發動機驅動用電源，能夠重復充放電的二次電池適合，特別是可以期待高容量、高功率的鋰離子二次電池等非水電解質二次電池備受矚目。

非水電解質二次電池具有形成在集電體表面的包含正極活性物質(例如LiCoO₂、LiMnO₂、LiNiO₂等)的正極活性物質層。另外，非水電解質二次電池具有形成在集電體表面的、包含負極活性物質(例如金屬鋰、焦炭及天然/人造石墨等碳質材料、Sn、Si等金屬及其氧化物材料等)的負極活性物質層。

用于使活性物質層中使用的活性物質粘結的粘結劑分為有機溶劑系粘結劑(在水中不溶解/分散、在有機溶劑中溶解/分散的粘結劑)及水系粘結劑(在水中溶解/分散的粘結劑)。關于有機溶劑系粘結劑，在有機溶劑的材料費、回收費、廢棄處理等方面花費大額的費用，有時工業上不利。另一方面，關于水系粘結劑，作為原料的水的供應容易，除此之外，具有下述優點：干燥時產生的是水蒸氣，因此能夠顯著抑制對生產線的設備投資，能夠實現環境負荷的減少。水系粘結劑還具有下述優點：與有機溶劑系粘結劑相比，即使為少量粘結效果也大，能夠提高每相同體積的活性物質比率，能夠使負極高容量化。

由于具有這樣的優點，正在進行使用水系粘結劑作為形成活性物質層的粘結劑來形成負極的各種嘗試。例如，專利文獻1中公開了一種非水電解質二次電池用負極，其在負極活性物質層中含有作為水系粘結劑的苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)等膠乳系粘結劑、以及羧甲基纖維素(CMC)等增稠劑。該文獻中有使用如下得到的負極的非水電解質二次電池的記述：將負極活性物質形成用漿料(負極漿料)涂布在集電體上并干燥后，在110℃以上且300℃以下進行熱處理，將其軋制成型。通過涂布后的熱處理，進行增稠劑及水系粘結劑的熱解，過剩的增稠劑、水系粘結劑被去除，由此實現高負荷放電特性的改善。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開2001-250536號公報

發明內容

發明要解決的問題

但是，根據本發明人等的研究，判明了專利文獻1記載的非水電解質二次電池中，氣體產生的抑制、水分去除不充分。即，在由粘度調節溶劑使用水而形成的水系漿料制作電池時，需要水系粘結劑和增稠劑，但與使用有機系粘結劑的情況相比，初次充電時產生較多的氣體。這樣一來存在下述問題：若在電極間存在氣體滯留部，則以該部分為起點發生不均勻反應，對電池壽命造成不良影響，特別是在經長期使用電池時，存在電池容量下降的情況。

因此，本發明的目的在于，提供一種在將水系粘結劑及增稠劑用于負極活性物質層時通過對水分去除的條件進行最優化從而能夠抑制負極活性物質層的氣體產生、即使經長期使用電池容量的下降也少的非水電解質二次電池。

用于解決問題的方案

本發明的非水電解質二次電池用負極的特征在于，包含集電體和負極活性物質層，所述負極活性物質層包含負極活性物質、水系粘結劑、及具有羥基和酯基的增稠劑。進而，前述負極活性物質層中的水系粘結劑的含量相對于負極活性物質層總量為1～3質量％，前述負極活性物質層中的增稠劑的含量相對于負極活性物質層總量為0.5～1.5質量％。而且，前述負極活性物質層滿足式(1)：0.10≤X≤1.00。此處，上述式(1)中，X為源自前述負極活性物質層的酯的羰基的紅外吸收光譜的峰強度相對于源自前述負極活性物質層的羥基的紅外吸收光譜的峰強度的比(C＝O峰強度/-OH峰強度)。

附圖說明

圖1為示出作為電氣設備的一個實施方式的、扁平型(層疊型)的非雙極型的非水電解質鋰離子二次電池的基本結構的截面示意圖。

圖2：圖2的(a)為作為本發明的優選的一個實施方式的非水電解質二次電池的俯視圖，圖2的(b)為從圖2的(a)中的A方向觀察的向視圖。

圖3為實施例中進行的負極活性物質層的剝離強度試驗方法的說明圖，圖3的(a)為示意性表示將試樣(負極)固定了的形態的側視圖，圖3的(b)為示意性表示試樣(負極)的負極活性物質層剝離了的狀態的側視圖。

具體實施方式