[發(fā)明專利]非水電解質(zhì)二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480018564.6
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN105074999B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 小川弘志;本田崇;萩山康介;山口隆太
• 申請（專利權(quán)）人: 日產(chǎn)自動車株式會社
• 主分類號: H01M10/0585
• 分類號: H01M10/0585;H01M4/62
• 代理公司: 北京林達劉知識產(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)明涉及非水電解質(zhì)二次電池。

背景技術(shù)

近年來，以環(huán)境保護運動的高漲為背景，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(fā)。作為這些發(fā)動機驅(qū)動用電源，能夠重復(fù)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(zhì)二次電池備受矚目。

非水電解質(zhì)二次電池通常包含電池元件，所述電池元件夾著隔膜層疊有正極和負極，所述正極具有包含正極活性物質(zhì)(例如鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物等)的正極活性物質(zhì)層，所述負極具有包含負極活性物質(zhì)(例如石墨等碳質(zhì)材料等)的負極活性物質(zhì)層。

用于使活性物質(zhì)層中使用的活性物質(zhì)粘結(jié)的粘結(jié)劑分為有機溶劑系粘結(jié)劑(在水中不溶解/分散、在有機溶劑中溶解/分散的粘結(jié)劑)及水系粘結(jié)劑(在水中溶解/分散的粘結(jié)劑)。關(guān)于有機溶劑系粘結(jié)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(yè)上不利。另一方面，關(guān)于水系粘結(jié)劑，作為原料的水的供應(yīng)容易，除此之外，具有下述優(yōu)點：干燥時產(chǎn)生的是水蒸氣，因此能夠顯著抑制對生產(chǎn)線的設(shè)備投資，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境負荷的減少。水系粘結(jié)劑還具有下述優(yōu)點：與有機溶劑系粘結(jié)劑相比，即使為少量粘結(jié)效果也大，能夠提高每相同體積的活性物質(zhì)比率，能夠使負極高容量化。

由于具有這樣的優(yōu)點，正在進行使用苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)等水系粘結(jié)劑作為用于使活性物質(zhì)粘結(jié)的粘結(jié)劑來形成負極的各種嘗試。但是，使用水系粘結(jié)劑時，難以獲得負極集電體和負極活性物質(zhì)層的高剝離強度。若為了提高剝離強度而增加粘結(jié)劑量，則作為電極整體變硬變脆。

為了解決該問題，例如專利文獻1中公開了下述方法：在非水電解質(zhì)二次電池的負極活性物質(zhì)層中，通過組合使用不同種類的水系粘結(jié)劑，改善負極集電體和負極活性物質(zhì)層的密合性(剝離強度)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-080297號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

但是，為了將非水電解質(zhì)二次電池應(yīng)用于混合動力汽車、電動汽車等車輛，要求嚴格的耐振動性，因此需要進一步提高剝離強度，可知上述專利文獻1中記載的方法并不充分。

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種使用水系粘結(jié)劑作為負極活性物質(zhì)層的粘結(jié)劑時具有高耐振動性的非水電解質(zhì)二次電池。

用于解決問題的方案

本發(fā)明人等為了解決上述問題進行了深入研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在平板層疊型的非水電解質(zhì)二次電池中，通過使負極活性物質(zhì)層的長邊與短邊的長度之比為1.25以下，進而將負極活性物質(zhì)層中的水系粘結(jié)劑的量控制為規(guī)定的范圍，能夠解決上述問題，從而完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明為一種非水電解質(zhì)二次電池，其是具有發(fā)電元件的平板層疊型的非水電解質(zhì)二次電池，所述發(fā)電元件包含：正極，其在正極集電體的表面形成有正極活性物質(zhì)層；負極，其在負極集電體的表面形成有負極活性物質(zhì)層；和隔膜，前述負極活性物質(zhì)層包含相對于前述負極活性物質(zhì)層的總質(zhì)量為2～4質(zhì)量％的水系粘結(jié)劑，前述負極活性物質(zhì)層為長方形狀，前述長方形的長邊與短邊的長度之比為1～1.25。

附圖說明

圖1為示出作為本發(fā)明的一個實施方式的、扁平型(層疊型)的非雙極型的非水電解質(zhì)鋰離子二次電池的基本結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖2為本實施方式的非水電解質(zhì)二次電池中使用的負極的示意圖。

圖3A為作為本發(fā)明的適宜的一個實施方式的非水電解質(zhì)二次電池的俯視圖。

圖3B為從圖3A的A方向觀察的向視圖。

圖4為表示實施例中制作的電池的(a)負極活性物質(zhì)層的長邊與短邊的長度之比和90°剝離強度的關(guān)系、及(b)負極活性物質(zhì)層的長邊與短邊的長度之比和直流電阻的關(guān)系的圖表。

圖5為表示實施例中制作的電池的(a)負極活性物質(zhì)層中包含的水系粘結(jié)劑的量和90°剝離強度的關(guān)系、以及(b)負極活性物質(zhì)層中包含的水系粘結(jié)劑的量和直流電阻及初始容量的關(guān)系的圖表。

圖6為表示實施例中制作的電池的(a)負極的楊氏模量和90°剝離強度的關(guān)系、以及(b)負極的楊氏模量和直流電阻及初始容量的關(guān)系的圖表。

圖7為表示實施例中制作的電池的(a)負極活性物質(zhì)層的密度和90°剝離強度的關(guān)系、以及(b)負極活性物質(zhì)層的密度和直流電阻及初始容量的關(guān)系的圖表。

具體實施方式